Este es un problema interesante que puede aparecer en concursos, en exámenes de ingreso a universidades como FUVEST e incluso en pruebas para vacantes técnicas en empresas. ¿Cómo calcular resistores en serie con un instrumento, dependiendo de la resistencia y fondo de escala del instrumento y la tensión de la pila para obtener su funcionamiento? Newton C. Braga
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Un ohmímetro no es más que un medidor de resistencia. Ya viene incluido en los multímetros cuando seleccionamos las escalas de ohms (resistencia).
En la aplicación tradicional de un instrumento analógico, que aprenderemos a calcular en este artículo, tenemos una fuente de tensión (generalmente una pila), un resistor y un potenciómetro (para configurar la escala completa o puesta a cero) y el propio instrumento de medición.
Así, tenemos un circuito típico como el que se muestra en la figura 1.
Cuando las puntas de prueba están unidas y, por lo tanto, la resistencia entre ellas es 0, la corriente en el instrumento se configura al fondo de escala (máximo) . Entonces tenemos el cero de la escala.
Cuando las puntas de prueba están separadas, la corriente es cero, lo que corresponde al comienzo de la escala, infinito. Para la mitad de la escala, la corriente viene dada por la resistencia de configuración.
Cuando la resistencia de configuración sea igual a la resistencia entre las puntas de prueba, la corriente en el instrumento será la mitad de la escala completa. Por lo tanto, tenemos una escala no lineal invertida para este tipo de instrumento, como se muestra en la figura 2.
Para los valores intermedios podemos razonar de la siguiente manera: suponiendo que el instrumento tomado como ejemplo es 0-1 mA .
En estas condiciones, si la tensión de alimentación es de 1,5 V (una pila), para la corriente total (fondo de escala), necesitamos que el circuito tenga una resistencia total de 1500 ohms.
Si vamos a medir con este instrumento una resistencia del mismo valor, es decir 1 500 ohms, se colocará en serie con el circuito como se muestra en la figura 3.
La resistencia total será la suma, es decir 3 000 ohms, por lo que la corriente indicada por el instrumento será la mitad de 1 mA o 0,5 mA (500 uA). El instrumento tendrá su aguja movida al centro de la escala. En este instrumento, la escala se puede hacer como se muestra en la figura 17 con una resistencia de 1500 ohms en el centro.
Para una resistencia de 15000 ohms, por ejemplo, que corresponde a una resistencia externa de 13500 ohms (1500 ohms son del instrumento) tendremos una corriente de 1/10 del fondo de escala.
El punto que provoca 1/10 de la deflexión es por tanto 15.000 ohms. Vea que fácilmente podemos tener lecturas en la banda central de la escala que corresponden a más o menos 500 ohms a 5000 ohms.
Tenga en cuenta que en el instrumento básico, la resistencia se mide haciendo circular una corriente a través del circuito bajo prueba, lo que requiere el uso de una pila externa para su funcionamiento.
El trimpot de configuración es importante, porque la tendencia es que la corriente disminuya con el desgaste de la batería, cuando no se alcanza el cero al conectar las puntas de prueba. Mediante el trimpot esto se puede lograr configurando así el cero de la escala
Este trimpot que encontramos en las escalas de resistencia de los multímetros se llama “zero adj” o “configure nulo”.
Cómo calcular
Un problema típico que aparece en pruebas, exámenes, exámenes, etc. es calcular el valor de R, el resistor en serie con el instrumento para obtener un homímetro, como se indicó en la introducción.
Así, tenemos dos tipos de problemas posibles:
a) Usando el instrumento directamente
b) Con un shunt para escalar
Analicemos los dos casos:
a) Cálculo directo:
En este caso tenemos el circuito básico de la figura 5.
En este caso tenemos tienen:
V = tensión de la pila utilizada en la alimentación (1,5 V)
Ri = Resistencia interna del instrumento
R = Resistencia del circuito de configuración (a calcular)
Re = Resistencia externa a medir
I = Corriente de fondo de escala del instrumento utilizado
Para la configuración de cálculo de resistencia R, inicialmente establecemos Re = 0.
Luego aplicamos la fórmula:
R = V/I – Ri donde (1)
V es la tensión de la pila
I es la corriente de escala completa
Ri es el resistor del instrumento ( en algunos casos el problema indica que se puede despreciar).
Hallando R vemos que este valor es la suma de la resistencia de configuración con el resistor fijo en serie.
En la práctica es interesante que la resistencia calculada se alcance a la mitad de la configuración del trimpot para permitir una compensación de la tensión de la pila a medida que se desgasta.
Entonces, si el valor calculado es R, usamos un trimpot de ese valor con un resistor de la mitad de R, o R/2. Así, al máximo del configure tenemos 1,5R ya la mitad del configure R/2, lo que da una banda de valores en torno al calculado para cero.
Pongamos un ejemplo práctico:
Calcular el valor del trimpot y el resistor en serie (resistencia de configure) para un homímetro que utiliza un miliamperímetro de 1 mA de escala completa, y es alimentado por una pila de 1,5 V. El instrumento indicador es de 300 ohms.
Procedimiento:
Tenemos:
V = 1,5 V
Ri = 300 ohms
I = 0,001 A (1 mA)
Haciendo Re = 0 podemos aplicar la fórmula (1)
R = V/I – Ri
R = 1,5/0,001 – 300
R = 1 500 – 300
R = 1 200 ohms
En la práctica, podemos usar un trimpot de 1k (valor comercial) con un resistor de 470 o 560 ohms en serie (valores comerciales)
Una vez que el trimpot ha puesto a cero el instrumento, cuando conectamos las puntas de prueba, vemos que esto representa una resistencia de 1500 ohms (1 200 más 300 de la resistencia interna). Esto llevará la corriente a escala completa: 1 mA.
Vea entonces que si este instrumento es para medir una resistencia de 1 500 ohms, la corriente será de 0,05 mA o la mitad de la escala completa, como se muestra en la figura 6.
b) Uso de shunt para ampliación de escala
Tenga en cuenta que en el ejemplo dado, la mitad de la escala corresponde a una resistencia de 1500 ohms.
Como las escalas de resistencia con este tipo de indicación son logarítmicas, es fácil ver que la precisión más alta está entre un poco más de 2/3 de la escala y cero, es decir, para la banda de resistencia más pequeña.
Si queremos tener lectores más precisos, según la banda de resistencia, podemos cambiar el medio de la escala con la ayuda de un shunt, como se muestra en la figura 7.
Si se coloca un shunt en el circuito que multiplica la banda del instrumento por 10 para que en el ejemplo pase de 0-1 mA a 0-10 mA, ya tenemos otras condiciones para la medida de resistencia.
Tenga en cuenta que, para una tensión de alimentación de 1,5 V (que se mantiene), la resistencia total del instrumento será:
R = 1,5/0,01
R = 150 ohms
Al unir las puntas de prueba, se obtendrá la corriente de escala completa con una resistencia total de 150 ohms. El centro de la escala también se obtendrá cuando tengamos el doble de esta resistencia, lo que ahora significa una resistencia total de 300 ohms, u otros 150 ohms entre las puntas de prueba.
En la nueva escala, el nuevo centro será de 150 ohms y el punto de deflexión 1/10 también se dividirá por 10, lo que corresponde a 1350 ohms. Con una multiplicación de corriente más podemos llegar a una media escala de 15 ohms, pero esto no es conveniente, porque la corriente que se utilizará en la prueba será alta, lo que puede sobrecargar el circuito bajo prueba así como provocar el desgaste de las pilas. salir rápidamente
¿Y si queremos tener escalas de mayor resistencia?
Una forma es trabajar con tensiones más altas. Si usamos 15V en lugar de 1,5V, por ejemplo, tendremos una nueva escala base de:
R = 15/0,001
R = 15.000 ohms
Para media escala, el valor será de 30.000 ohms, que corresponde a una resistencia externa de 15.000 ohms .
Algunos instrumentos más sensibles que tienen escalas de resistencia con centros de hasta 500.000 ohms utilizan dos pilas, una de 1,5 V y otra de 15 V para sus escalas de resistencia. El de 1,5V es para escalas inferiores y el otro es para escalas superiores.
La combinación de escalas en un solo instrumento también se puede realizar mediante llaves o intercambiando los pines donde se conectan las puntas de prueba.
Luego llegamos al "multímetro horario", un medidor de resistencia con varias escalas. En la figura 8 tenemos una escala típica de un contador multihorario con centros en 7,5k y 75k.
