Voltímetro DC

Un voltímetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de artefactos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general, dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.

Diseño

El diseño de un voltímetro DC capaz de medir voltajes dentro de un rango específico, se basa en la utilización de un divisor de voltaje, como el mostrado en la Figura 10.

En dicho circuito, a corriente que circula por ambas resistencias es la misma, por lo tanto se cumple:

V = i R1 + i R2 V = (R1 + R2) i

Pero:

De donde:

Vamos a aplicar este principio al diseño de un voltímetro. El galvanómetro tiene una resistencia interna Ri y una corriente máxima Im, debido a esto el voltaje máximo entre los extremos del mismo es Vmax = Ri Im. Si queremos diseñar un voltímetro capaz de detectar entre sus terminales voltajes hasta de E voltios (donde E>Vmax) debemos conectar en serie con el galvanómetro una resistencia R1, como se indica en la Figura 11.

El valor de R1 debe ser tal que:

Por lo tanto:

Con esta configuración tenemos un instrumento que marca máxima escala cuando el voltaje entre sus terminales es E.

Conexión del voltímetro

Para que un voltímetro DC indique el valor de un voltaje, debe existir dicho voltaje entre sus terminales, por lo tanto tenemos que conectar el voltímetro en paralelo con el elemento al que queremos determinarle su voltaje con la polaridad adecuada.

Figura 13 conexiones de un voltímetro DC para medir R2

Por ejemplo, si deseamos medir el voltaje existente entre los terminales de la resistencia R2 del circuito mostrado en la Figura 12, debemos conectar el voltímetro como se indica en la Figura 13. Antes de conectar un voltímetro, al igual que en el caso del amperímetro, debemos estimar el valor aproximado del voltaje que vamos a medir, ya que en caso de que éste sea superior al máximo voltaje que puede detectar el instrumento, podemos dañarlo.

De la misma forma, otro factor que debemos tener en cuenta al conectar un voltímetro es su resistencia interna. Si esta resistencia es del mismo orden de magnitud que aquella sobre la que vamos a conectar el voltímetro en paralelo, la introducción del instrumento afecta la resistencia total del circuito en forma apreciable, y por lo tanto altera el voltaje que deseamos medir. Por ejemplo, en el circuito de la Figura 14, el voltaje entre los extremos de R2 es de 4V. Si para medir dicho voltaje conectamos un voltímetro cuya resistencia interna sea de 400K, alteraremos significativamente la resistencia total del circuito, y la lectura del instrumento será de 2.5V.

Figura 14

Resistencia multiplicadora

La resistencia shunt o resistencia multiplicadora es una carga resistiva a través de la cual se deriva una corriente eléctrica. Generalmente la resistencia de un shunt es conocida con precisión y es utilizada para determinar la intensidad de corriente eléctrica que fluye a través de esta carga, mediante la medición de la diferencia de tensión o voltaje a través de ella, valiéndose de ello de la ley de Ohm (I = V/R).

La adición de una resistencia en serie o multiplicador convierte al movimiento básico D'Arsonval en un voltímetro de cd, Las resistencia multiplicadora limita la corriente a través del movimiento de forma que no exceda el valor de la corriente de deflexión (I fsd) a plena escala. Un voltímetro de cd mide la diferencia de potencial entre dos puntos en un componente del circuito. Las terminales del medidor generalmente están marcadas con "pos" y "neg", ya que se debe observar la polaridad.

Voltímetro de escala múltiple.

Los voltímetros de escala múltiple, como los amperímetros de escala múltiple son instrumentos que se utilizaran con frecuencia. Su aspecto exterior es muy parecido al de los amperímetros y por lo general sus resistencias están colocadas dentro del instrumento, con llave selectora o juegos de terminales adecuados en la parte de afuera para elegir la escala. La escala correcta se elige comenzando con

la de valores más grandes y bajando hacia los más pequeños hasta que la aguja se encuentre más o menos en la mitad de la escala. Los voltímetros de escala múltiple son sumamente prácticos porque son livianos, portátiles y se les puede adaptar para cualquier gama de voltaje con sólo mover una llave.

Composición Interna de un Voltímetro Multirango

El voltímetro multirango posee una serie de resistores, cuya denominación va desde R1 hasta R4, éstos son resistores multiplicadores que se emplean para crear las escalas con las cuales trabajará nuestro voltímetro, por lo tanto existirán tantos resistores multiplicadores como escalas de voltaje se requieran.

Figura 15. Configuración 1 del voltímetro multirango

Existe una llave selectora denominada SW1, por medio de la cual se elige la escala con la que se medirá el voltaje, la selección de la escala también implica el número de resistores limitadores que actuarán en el voltímetro, por ejemplo para la escala 1 sólo interviene R1 y Ri obviamente, para la escala 2 intervienen R2 y Ri y así sucesivamente.

Figura 16. Configuración 2 del voltímetro multirango