Haga su propio multímetro

PIEZAS Y MATERIALES

• Movimiento sensible del medidor (catálogo de Radio Shack n. ° 22-410)
• Interruptor selector, unipolar, multitiro, romper antes de hacer (el catálogo de Radio Shack # 275-1386 es una unidad de 2 polos y 6 posiciones que funciona bien)
• Potenciómetros de múltiples vueltas, montaje en PCB (los catálogos de Radio Shack # 271-342 y 271-343 son unidades de “recortador” de 15 vueltas, 1 kΩ y 10 kΩ, respectivamente)
• Una variedad de resistencias, preferiblemente del tipo de película metálica de alta precisión o bobinado de alambre (el catálogo de Radio Shack # 271-309 es una variedad de resistencias de película metálica, +/- 1% de tolerancia)
• Caja de montaje de plástico o metal
• Tres postes de conexión estilo conector "banana", u otro hardware terminal, para la conexión al circuito del potenciómetro (catálogo de Radio Shack # 274-662 o equivalente)

El componente más importante y costoso de un medidor es el movimiento :el mecanismo real de aguja y escala cuya tarea es traducir una corriente eléctrica en un desplazamiento mecánico donde se puede interpretar visualmente.

El movimiento ideal del medidor es físicamente grande (para facilitar la visualización) y lo más sensible posible (requiere una corriente mínima para producir una desviación de la aguja a gran escala).

Los movimientos del medidor de alta calidad son costosos, pero Radio Shack ofrece algunos de calidad aceptable a un precio razonable.

El modelo recomendado en la lista de piezas se vende como voltímetro con un rango de 0-15 voltios, pero en realidad es un miliamperímetro con una resistencia de rango ("multiplicador") incluida por separado.

Puede resultar más económico comprar un medidor analógico económico y desarmarlo solo para el movimiento del medidor.

Aunque la idea de destruir un multímetro que funcione para tener partes para hacer las suyas puede parecer contraproducente, el objetivo aquí es aprender , no función de medidor.

No puedo especificar valores de resistencia para este experimento, ya que estos dependen del movimiento particular del medidor y los rangos de medición elegidos.

Asegúrese de utilizar resistencias de valor fijo de alta precisión en lugar de resistencias de composición de carbono.

Incluso si encuentra resistencias de composición de carbono con el valor o valores correctos, esos valores cambiarán o “se desviarán” con el tiempo debido al envejecimiento y las fluctuaciones de temperatura.

Por supuesto, si no le importa la estabilidad a largo plazo de este medidor, pero lo está construyendo solo para la experiencia de aprendizaje, la precisión de la resistencia importa poco.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 1, capítulo 8:"Circuitos de medición de CC"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Para mostrar el diseño y uso del voltímetro
• Para mostrar el diseño y el uso del amperímetro
• Limitación del rango del reóstato
• Teoría y práctica de la calibración
• Práctica de soldadura

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Primero, debe determinar las características del movimiento de su medidor. Lo más importante es conocer la desviación a escala completa en miliamperios o microamperios.

Para determinar esto, conecte el movimiento del medidor, un potenciómetro, una batería y un amperímetro digital en serie.

Ajuste el potenciómetro hasta que el movimiento del medidor se desvíe exactamente a la escala completa. Lea la pantalla del amperímetro para encontrar el valor actual de escala completa:

Tenga mucho cuidado de no aplicar demasiada corriente al movimiento del medidor, ya que los movimientos son dispositivos muy sensibles y se dañan fácilmente por sobrecorriente.

La mayoría de los movimientos del medidor tienen clasificaciones de corriente de deflexión a escala completa de 1 mA o menos, así que elija un valor de potenciómetro lo suficientemente alto como para limitar la corriente de manera apropiada y comience a probar con el potenciómetro girado a la resistencia máxima. Cuanto menor sea la clasificación actual de escala completa de un movimiento, más sensible es.

Después de determinar la clasificación de corriente a escala completa del movimiento de su medidor, debe medir con precisión su resistencia interna.

Para hacer esto, desconecte todos los componentes del circuito de prueba anterior y conecte su ohmímetro digital a través de los terminales de movimiento del medidor.

Registre esta cifra de resistencia junto con la cifra de corriente a escala completa obtenida en el último procedimiento.

Quizás la parte más desafiante de este proyecto es determinar los valores de resistencia de rango adecuados e implementar esos valores en forma de redes de reóstatos.

Los cálculos se describen en el capítulo 8 del volumen 1 ("Circuitos de medición"), pero aquí se ofrece un ejemplo.

Suponga que el movimiento de su medidor tiene una clasificación de escala completa de 1 mA y una resistencia interna de 400 Ω.

Si quisiéramos determinar la resistencia de rango necesaria ("R _{multiplicador} ”) Para darle a este movimiento un rango de 0 a 15 voltios, tendríamos que dividir 15 voltios (voltaje total aplicado) por 1 mA (corriente de escala completa) para obtener la resistencia total de sonda a sonda del voltímetro (R =E / I).

Para este ejemplo, esa resistencia total es de 15 kΩ. De esta cifra de resistencia total, restamos la resistencia interna del movimiento, dejando 14,6 kΩ para el valor de la resistencia de rango.

Una red de reóstato simple para producir 14,6 kΩ (ajustable) sería un potenciómetro de 10 kΩ en paralelo con una resistencia fija de 10 kΩ, todo en serie con otra resistencia fija de 10 kΩ:

Una posición del interruptor selector conecta directamente el movimiento del medidor entre el Común negro borne de enlace y el rojo V / mA poste vinculante.

En esta posición, el medidor es un amperímetro sensible con un rango igual a la clasificación de corriente de escala completa del movimiento del medidor.

La posición del interruptor en el sentido de las agujas del reloj desconecta el terminal positivo (+) del movimiento de cualquiera de los bornes de unión rojos y lo cortocircuita directamente al terminal negativo (-).

Esto protege al medidor de daños eléctricos aislándolo de la sonda de prueba roja y "humedece" el mecanismo de la aguja para protegerlo aún más contra golpes mecánicos.

La resistencia de derivación (R _derivación ) necesaria para una función de amperímetro de alta corriente debe ser una unidad de baja resistencia con una alta disipación de potencia.

Definitivamente no Utilice resistencias de 1/4 vatios para esto a menos que forme una red de resistencias con varias resistencias más pequeñas en combinación en paralelo.

Si planea tener un rango de amperímetro superior a 1 amperio, le recomiendo usar un trozo de alambre grueso o incluso una pieza delgada de chapa metálica como "resistencia", debidamente limada o con muescas para proporcionar la cantidad justa de resistencia.

Para calibrar una resistencia de derivación hecha en casa, deberá conectar el conjunto de su multímetro a una fuente calibrada de alta corriente o una fuente de alta corriente en serie con un amperímetro digital como referencia.

Utilice una lima de metal pequeña para recortar el grosor del cable de derivación o para hacer una muesca en la tira de chapa en cantidades pequeñas y cuidadosas.

La resistencia de su derivación aumentará con cada golpe de la lima, lo que hará que el movimiento del medidor se desvíe con más fuerza.

Recuerde que siempre puede acercarse al valor exacto en pasos cada vez más lentos (trazos de archivo), pero no puede "retroceder" y disminuir la resistencia de la derivación!

Primero construya el circuito del multímetro en una placa de prueba mientras determina los valores de resistencia de rango adecuados y realice todos los ajustes de calibración allí.

Para la construcción final, suelde los componentes a una placa de circuito impreso.

Radio Shack vende placas de circuito impreso que tienen el mismo diseño que una placa de pruebas, para mayor comodidad (catálogo n. ° 276-170). Siéntase libre de alterar el diseño del componente de lo que se muestra.

Le recomiendo encarecidamente que monte la placa de circuito y todos los componentes en una caja resistente para que el medidor tenga un acabado duradero.

A pesar de las limitaciones de este multímetro (sin función de resistencia, incapacidad para medir corriente alterna y menor precisión que la mayoría de los multímetros analógicos adquiridos), es un proyecto excelente para ayudar a aprender los principios fundamentales del instrumento y la función del circuito.

Se puede construir un multímetro mucho más preciso y versátil usando muchas de las mismas partes si se le agrega un circuito amplificador, ¡así que guarde las partes y piezas para un experimento posterior!

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de uso básico del amperímetro
• Hoja de trabajo de uso básico del voltímetro
• Proyecto de diseño:hoja de trabajo del voltímetro