Instrumentos de Medición Electrónica

En efecto, cuando tu trabajo está relacionado con el mundo de la electrónica, vas a utilizar un multímetro, un osciloscopio, una pinza amperimétrica, un comprobador de condensadores, etc.

El principio básico de funcionamiento de los instrumentos de medición electrónica es enviar o crear señales para estimular y obtener las respuestas de los componentes o circuitos electrónicos bajo ciertas pruebas. De este modo, los equipos de medición pueden detectar los fallos y el mal funcionamiento. Esto nos recuerda cómo funciona el osciloscopio, el rastreador de cables, el localizador de subterráneos, etc.

Las herramientas de medición, como el óhmetro, el medidor de capacidad, etc., no necesitan estimular las señales. Los operadores sólo tienen que guiar la sonda hacia el objeto a medir y obtener los resultados de la lectura.

Ya sea para el día a día o incluso para las industrias a gran escala, hablar de la lista de instrumentos de medición electrónica es genial para que sepamos cómo son realmente todos ellos. Aquí cubrimos 22 instrumentos electrónicos de medición que utilizamos habitualmente en el mundo de la electrónica.

Lista de Instrumentos de Medición Electrónica

La siguiente tabla le indicará cada una de las funciones de los diferentes tipos de instrumentos de medición electrónica.

Multímetro

Un multímetro es el instrumento de medición electrónico más popular que tiene ciertos tipos de funciones de medición incluidas en un paquete. Un multímetro común tiene al menos la capacidad de medir la corriente, la tensión y la resistencia. Basándose en la pantalla, se puede reconocer que hay dos tipos de multímetros disponibles en el mercado. Son los analógicos y los digitales. El tipo analógico utiliza la aguja como puntero móvil para mostrar la lectura de la medición. En comparación, el tipo digital utiliza una pantalla digital, que se representa principalmente en LCD con siete segmentos de caracteres.

Aparte del aspecto de la pantalla, el procedimiento de lectura del tipo analógico requiere más pasos del usuario para obtener el valor de lectura. El usuario debe realizar cálculos como la multiplicación y la división para obtener la lectura real. Mientras tanto, el tipo digital muestra inmediatamente la lectura sin hacer ningún cálculo matemático manual.

Otra característica que puede existir en un multímetro es la prueba de continuidad. El usuario sólo tiene que poner la sonda en el primer extremo y otra sonda en el otro. Como indicador, el zumbador emitirá un sonido si el circuito está conectado. Algunos multímetros también tienen una función para comprobar las patillas de los transistores. La gente suele confundir la posición de las patillas de los transistores. El multímetro puede ayudar a identificar cuáles son las patillas de colector, base o emisor.

Amperímetro

Un amperímetro es un instrumento electrónico de medida especialmente utilizado para medir la corriente. Para realizar la medición, es obligatorio conectar el instrumento en serie con el circuito donde se va a medir la corriente. La mayoría de los amperímetros tienen una resistencia intrínseca realmente baja, por lo que no se produciría una caída de tensión significativa en el circuito.

Según el rango de medición, los amperímetros pueden clasificarse como miliamperímetros, microamperímetros o picoamperímetros. A medida que avanza la tecnología, el amperímetro que originalmente contaba con una pantalla analógica también se desarrolla con una función de pantalla digital.

Voltímetro

Como su nombre indica, la función de este instrumento es medir exactamente el voltaje o la tensión. La tensión es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. Para utilizar el voltímetro, el usuario debe conectar el instrumento y los dos puntos a medir en una configuración paralela. Los voltímetros típicos deben tener una alta resistencia intrínseca. La relación entre la conexión en paralelo y la alta resistencia es para que tome la menor corriente del circuito.

Al igual que el amperímetro, el voltímetro se divide en dos tipos en cuanto a la visualización: analógico y digital. El voltímetro analógico utiliza una aguja como puntero en la escala. Por otro lado, un voltímetro digital utiliza una pantalla de visualización numérica, como una pantalla LCD, para mostrar la lectura de la tensión. La lectura se produce mediante un convertidor de analógico a digital.

Ohmímetro

Este instrumento funciona para medir la resistencia en general. Para hacer las mediciones de baja resistencia, el ohmímetro adecuado se llama micro-óhmetro. Mientras que para medir resistencias altas, es necesario utilizar un megóhmetro, también llamado Megger. En su desarrollo, el óhmetro se diseñó de forma similar a como lo hace el voltímetro o amperímetro analógico, que utilizaba una aguja como puntero. Más tarde, la digitalización también afectaría al diseño del óhmetro, llamado óhmetro digital. Comúnmente, tiene un circuito electrónico en su interior para suministrar corriente constante a la resistencia y otro circuito para medir la tensión a través de ella. La conversión la realiza el convertidor analógico-digital para dividir la tensión y la corriente, tal y como establece la Ley de Ohm.

Para realizar mediciones precisas de baja resistencia, el instrumento necesario es el ohmímetro de precisión. Tiene que venir con cuatro terminales, que se llaman contactos Kelvin. El método de medición de cuatro terminales se denomina detección Kelvin.

Pinza Amperimétrica

Una pinza amperimétrica es un instrumento para medir la corriente. Es la combinación de un multímetro digital básico y un sensor de corriente. El método para medir la corriente que proporciona la pinza amperimétrica difiere del típico amperímetro. Para medir la corriente con él, los ingenieros o usuarios sólo tienen que sujetar las mordazas alrededor de un alambre, cable u otros conductores del circuito eléctrico sin necesidad de desconectarlo o ponerlo en abierto.

En su diseño inicial, actuaba como una herramienta de prueba de uso único. En cambio, las pinzas amperimétricas modernas ya cuentan con más funciones de medición. Incluso hoy en día, la mayoría ya incluye las funciones esenciales del multímetro digital, como la medición de tensión, resistencia y continuidad.

Hay dos factores que hacen que las pinzas amperimétricas sean muy populares: la seguridad y la comodidad. En el pasado, era necesario cortar un circuito y poner el amperímetro en una conexión en serie para medir la corriente. En cambio, las pinzas amperimétricas no necesitan ese método debido a la existencia de mordazas abatibles. Otra razón es que no es necesario cortar el circuito para medir la corriente.

Generador de Funciones

Un generador de funciones es una herramienta de prueba electrónica que se utiliza habitualmente para generar diversas formas de onda eléctrica con diferentes frecuencias de amplio rango. Las formas de onda típicamente generadas por el generador de funciones son la onda cuadrada, la onda sinusoidal, la onda triangular y la onda de diente de sierra. Pueden establecerse como de disparo único o repetitivo. Las formas de onda producidas son diferentes de las de los generadores de señales de RF o de los generadores de señales de audio, que suelen generar la onda sinusoidal.

Podemos fijar la frecuencia sobre una escala ya determinada por el fabricante. Además de la frecuencia, también podemos elegir las formas de onda, la compensación de CC y el ciclo de trabajo. La compensación de CC se utiliza para convertir la tensión media de la señal en relación con la tierra o 0V. Por su parte, el ciclo de trabajo compara la condición de señal «ON» y la condición de señal «OFF».

Existen varios tipos de generadores de funciones en el mercado. Un generador de funciones analógico es un tipo que se desarrolló en la década de 1950. Aunque la tecnología utilizada era todavía limitada, era barato, fácil y sencillo de utilizar. El generador de funciones digital optimiza la tecnología digital para generar formas de onda. Las formas de onda generadas son de gran precisión y estabilidad. Con esa calidad, su precio es más elevado que el del tipo analógico, y el procedimiento de funcionamiento es más complejo. El generador de funciones de barrido tiene la capacidad denominada «barrido» de la frecuencia.

Medidor LCR

LCR significa inductancia, capacitancia y resistencia. Por lo tanto, un medidor LCR se utiliza para medir la inductancia, la capacitancia y la resistencia de un determinado dispositivo o circuito bajo prueba. El hecho de que tenga tres funciones en una sola unidad de medida lo hace realmente útil para los ingenieros eléctricos.

Para que funcione, el dispositivo bajo prueba (DUT) debe ser alimentado por una fuente de tensión alterna. A continuación, el instrumento mide la tensión y la corriente del DUT. La impedancia puede determinarse a partir de estas relaciones (tensión y corriente medidas). Un medidor LCR típico es aplicable para probar componentes como condensadores cerámicos multicapa (MLCC), condensadores electrolíticos, inductores, bobinas, transformadores, RFID y elementos piezoeléctricos.

Capacímetro

Un capacímetro se utiliza para medir la capacitancia de los condensadores. También puede mostrar sólo la capacitancia, la fuga, la resistencia en serie equivalente y la inductancia. El método para medir la capacitancia es desconectar el condensador del circuito.

El principio básico de la medición de la capacitancia es cargar el condensador bajo prueba y luego descargarlo con una corriente conocida. El siguiente paso es medir la velocidad de subida de la tensión resultante. Cuanto más lenta sea la velocidad de subida, mayor será la capacitancia.

Medidor ESR

Se utiliza principalmente para medir la resistencia equivalente en serie del condensador. Al utilizar este medidor, no es necesario desconectar el condensador del circuito.

Hay una razón de peso para la necesidad de utilizar un medidor ESR. Pongamos un ejemplo. Un condensador electrolítico está hecho de líquido electrolítico. A medida que pasa el tiempo, su capacidad seguramente disminuirá. Como efecto, el condensador electrolítico también será resistivo. Este condensador electrolítico «seco» pronto va a causar varios problemas en un dispositivo como un televisor. La mayoría de las veces, los técnicos tienen dificultades para resolver los problemas utilizando una herramienta de medición común. Aquí, el medidor de ESR juega su papel. Simplemente, el medidor de ESR actúa igual que el ohmímetro para las resistencias. Mientras que el óhmetro utiliza la corriente continua, el medidor de ESR funciona con la corriente alterna.

Osciloscopio

Mientras que el típico multímetro sólo mide la tensión, la corriente y el valor de la resistencia, un osciloscopio puede ofrecerle más información sobre la tensión y la corriente, incluyendo sus formas de onda de forma gráfica. A partir de estas visualizaciones, se pueden adquirir datos sobre la amplitud, la frecuencia, el tiempo de subida, el intervalo de tiempo y la distorsión.

Para utilizarlo, el usuario debe conectar una sonda a un punto de un circuito o componente y otra sonda a la tierra.

Hasta ahora, hay dos tipos de osciloscopios, que son los de rayo catódico (CRO) y los de almacenamiento digital (DSO). El de rayos catódicos es el tipo más antiguo, que tiene menos características que el de almacenamiento digital. El tipo digital, conocido como el tipo moderno, tiene características más ricas que hacen que los usuarios se sientan más cómodos al utilizarlo. Por ejemplo, el modelo moderno permite guardar las formas de onda capturadas en el disco flash a través de la conectividad USB.

Frecuencímetro

Un frecuencímetro se utiliza para medir el número de ciclos de oscilación de una forma de onda electrónica completa. El uso del frecuencímetro es muy necesario en varios campos para medir la frecuencia de señal repetitiva y el tiempo entre los bordes de señales digitales.

Existen varios tipos de frecuencímetros en el mercado. El frecuencímetro de banco es el más utilizado por la comunidad de equipos de prueba electrónicos. Hay un momento en el que se necesita el frecuencímetro en formato PXI. El tipo PXI tiene la mejor compatibilidad para la medición y la automatización debido a su alto rendimiento y sistema rack. Los usuarios del frecuencímetro no siempre trabajan dentro de un laboratorio. Algunos trabajan en el exterior o en el campo.

Para los ingenieros de campo, lo mejor es utilizar el frecuencímetro de tipo manual para el trabajo de campo. Algunos multímetros digitales también incluyen la función de frecuencímetro. Sin embargo, la mayoría de ellos son relativamente básicos y se alejan del típico frecuencímetro. Un medidor de panel es el tipo de frecuencímetro que se suministra en módulos de montaje en panel. Con este tipo de montaje, es posible integrarlos con un conjunto de equipos más grande.

Medidor EMF

Para medir los campos electromagnéticos del entorno, el medidor que necesitamos se llama medidor EMF. En la práctica, los medidores EMF son básicamente sensores o sondas. El campo electromagnético medido por el medidor EMF es producido por la corriente alterna (CA). El objetivo principal de utilizar un medidor EMF es detectar problemas en las líneas eléctricas y en el cableado eléctrico.

El principio básico de funcionamiento es la medición de los cambios en los flujos electromagnéticos en el campo. De este modo, se puede llevar a cabo la localización de averías en el cableado eléctrico y en las líneas eléctricas. Hay dos tipos diferentes de medidores EMF. El medidor de un eje se utiliza para medir la intensidad del campo electromagnético en una sola dirección a la vez. Para obtener la mejor medición, el usuario debe medir en varias orientaciones para obtener la mayor lectura. El medidor de tres ejes mide el campo electromagnético en tres ejes simples (x, y, z) y los calcula para producir la lectura resultante.

Gaussímetro

Los campos electromagnéticos se generan de dos maneras. Puede ser a través de corriente continua y de corriente alterna. Mientras que el medidor EMF mide los campos electromagnéticos de CA, el gaussímetro es el que mide los campos electromagnéticos de CC. Las unidades utilizadas por un gaussímetro para medir el campo electromagnético son Gauss (G), miligauss (mG), miliTesla (mT) o microTesla (uT). La mayoría de los productos disponibles están diseñados de forma sencilla para facilitar a los usuarios la realización de las mediciones.

Existen dos tipos de gaussímetros. El tipo vectorial es útil para medir la dirección del campo magnético alrededor del equipo. Por otro lado, el medidor escalar se utiliza en la medición de la magnitud del campo magnético alrededor de la herramienta de prueba.

Analizador de Espectro

La función principal de este instrumento es medir la magnitud de la señal de entrada frente a la frecuencia en toda la gama de frecuencias del instrumento. A partir de ahí, se puede medir la potencia del espectro conocido y desconocido. La aplicación real del analizador de espectro varía desde el test básico de pre-conformidad para EMC, el ancho de banda ocupado y las fuentes de interferencia, la respuesta en frecuencia, el ruido y las características de distorsión en los circuitos de radiofrecuencia.

En función de la arquitectura, los analizadores de espectro se clasifican en tres tipos.

1. Analizador de espectro de barrido: Es la arquitectura más antigua y es excelente para observar señales estáticas. Proporciona un alto rango dinámico para el cálculo de la amplitud. El inconveniente es que sólo puede calcular la amplitud en una frecuencia a la vez.
2. Analizador vectorial de señales: Se utiliza principalmente para analizar señales que llevan modulación digital. La razón es que proporciona información tanto de magnitud como de fase. Las desventajas que tiene son su limitación para analizar eventos transitorios, el aislamiento de señales débiles causado por la existencia de señales más fuertes, y señales cuya frecuencia cambia pero no su amplitud.
3. Analizador de espectro en tiempo real: Se trata de una herramienta de diagnóstico de alta velocidad que utiliza una tecnología de Transformada Rápida de Fourier (FFT) para analizar las señales, lo que lo hace más potente y capaz de cubrir la incapacidad del modelo más antiguo del analizador de espectro. Al utilizar el RTSA (Analizador de Espectro en Tiempo Real), se puede detectar una pequeña señal estrechada y no faltan espacios para escanear debido a su medición de alta velocidad.

Analizador Lógico

Un analizador lógico es un instrumento de prueba para monitorizar e investigar múltiples señales del circuito digital o lógico bajo prueba. El desarrollo del primer analizador lógico fue necesario principalmente para depurar y encontrar fallos en sistemas basados en microprocesadores. Mientras tanto, en la década de 1980, el osciloscopio actual no tenía esa capacidad de proporcionar niveles de funcionalidad adecuados. El analizador lógico típico tiene algunas características como múltiples canales, proporciona una visualización temporal de los estados lógicos y no tiene visualización de información analógica.

Aunque su desarrollo todavía está en marcha, en la actualidad existen tres tipos principales de analizadores lógicos. El tipo modular es el llamado analizador lógico típico, que proporciona el mayor nivel de funcionalidad. Mientras tanto, el tipo portátil es el modelo adecuado para quienes tienen un presupuesto restringido y necesitan urgentemente un servicio de campo. El último tipo sería el modelo basado en PC que se conecta a través de USB y Ethernet. Este modelo puede reducir el coste total del sistema y ofrecer un alto nivel de rendimiento.

Probador de Transistores

Un probador de transistores es un instrumento de prueba para conocer el comportamiento eléctrico de los diodos y transistores de estado sólido. En la práctica, existen tres tipos principales de comprobadores de transistores.

El primero es un probador de circuitos. Este tipo se utiliza para comprobar el transistor dentro de un circuito para determinar si ya está muerto u operativo. El uso de este tipo requiere que el usuario no retire el transistor del circuito.

El segundo tipo de probador realiza tres tipos de comprobaciones: ganancia del transistor, corriente de fuga y prueba de cortocircuito.

El último tipo es el probador estándar de laboratorio. Se utiliza principalmente para medir los parámetros del transistor en diferentes condiciones de funcionamiento. Las características que se miden son la corriente de colector con emisor abierto, el emisor común y la resistencia de entrada.

USB Tester

La gente utiliza principalmente este instrumento para probar las conexiones USB y encontrar algún problema con los puertos, teléfonos, cables o cargadores. Está diseñado para el hogar, el automóvil y la oficina. El tamaño del USB Tester es un modelo compacto, que puede caber en un bolsillo. Por lo tanto, eso va a hacer que sea conveniente y fácil de usar.

Un USB tester típico utiliza un color de LED como indicador o estado. Estos son de color ámbar para el voltaje de CA presente, rojo para la polaridad invertida, verde para el puerto OK, y no se enciende para un puerto muerto.

Multímetro USB

El multímetro USB tiene un tamaño casi tan pequeño como un USB tester. La similitud entre los dos es que ambos pueden probar y confirmar el funcionamiento del puerto USB. Sin embargo, el USB tester utiliza el LED como indicador. Mientras tanto, el multímetro USB tiene una pequeña pantalla para mostrar el voltaje, la corriente y otras medidas como la velocidad de carga, el tiempo de carga restante, el uso de energía, etc.

De hecho, se puede decir que son medidores USB. Además, cuando se busca en la web tratando de comprar un nuevo USB tester, se encuentra con multímetros USB en el resultado de búsqueda. La gente puede acabar comprando el multímetro USB aunque en realidad esté buscando un USB tester. Esto no es un problema porque el multímetro USB tiene la función básica del USB tester.

Rastreador de Cables

El rastreador de cables se utiliza y está diseñado para localizar cables en zonas de difícil acceso o invisibles para los ojos. Ayuda a ahorrar mucho tiempo para encontrar el cable problemático. Como resultado, un cable con problemas enterrado en la pared, tierra, etc., puede ser reparado rápidamente.

Hay dos tipos de rastreadores de cables. El rastreo activo es ideal para los usuarios que necesitan localizar tuberías, líneas y cables específicos. Su principio de funcionamiento es que el dispositivo va a emitir una señal a través de la fijación directa con el sujeto de prueba o estar bien posicionado en el suelo. Por otro lado, el rastreo pasivo se realiza cuando la línea objetivo ya está alimentada con electricidad. Entonces, detecta la potencia de la señal en una zona específica.

El típico rastreador de cables dura mucho tiempo en su mayoría. Por lo tanto, es una buena inversión para usted. Además, su precio no es elevado. Sin embargo, si adquiere el modelo diseñado para alambre o cable subterráneo, el precio puede dispararse en función de las prestaciones que ofrece.

Probador de Continuidad

La función principal de este instrumento de prueba es comprobar la conectividad de un circuito. Es un aparato que funciona con pilas. Está equipado con una sonda en un extremo y un cable (tipo cocodrilo u otra sonda). La luz de su cuerpo se enciende cuando se conectan ambos.

Para que funcione, el dispositivo o el circuito que se está probando debe estar apagado o desconectado de la fuente de alimentación. En una aplicación real, un probador de continuidad es estupendo para comprobar si el cableado o el circuito de la lámpara funciona correctamente. Además, también se puede utilizar para detectar cortocircuitos. No es caro y seguro que es útil para los que quieren hacer trabajos eléctricos en algunas casas desde el punto de vista del precio.

Lampara de Prueba

Una lampara de prueba es el equipo de prueba electrónico que se utiliza principalmente para identificar la presencia de electricidad de un dispositivo bajo prueba. Necesita menos coste y es más simple que un multímetro típico. La lampara de prueba con un buen diseño debe proteger al usuario de posibles descargas eléctricas.

La lampara de prueba puede conectarse con uno o dos cables. El principio de funcionamiento es muy sencillo. La lampara de prueba encenderá la bombilla cuando haya electricidad. La mayoría de los técnicos la utilizan como parte de los procedimientos de seguridad al realizar el mantenimiento eléctrico.

Las lamparas de prueba de hoy en día vienen con lectura de voltaje, lo cual es una gran ventaja adicional.

Analizador de Redes

Este instrumento de medición permite a los usuarios observar los parámetros de la red eléctrica. Los parámetros S son los más medidos por este instrumento ya que son más fáciles de medir a alta frecuencia.

La razón por la que necesitamos analizar la red es que nos permita hacer la caracterización conociendo la respuesta de la red a través de un analizador de redes de RF.

Existen tres tipos de analizadores de redes. Los de tipo escalar sólo miden la amplitud del dispositivo de RF. El tipo vectorial mide tanto la amplitud como la fase. El último, el tipo de señal grande, es el tipo exclusivo que examina los parámetros del dispositivo bajo climas de señal grande.

Hay algunas diferencias entre los analizadores de redes y los analizadores de espectro. La primera diferencia es que los analizadores de red envían la señal y analizan el dispositivo que la recibe. En cambio, los analizadores de espectro sólo analizan una señal aplicada.

Además, el analizador de redes consta de muchos receptores y fuente-receptor para medir la frecuencia de banda ancha con el método de barrido de potencia y frecuencia. Por tanto, su medición es más precisa que la del analizador de espectro. Por otro lado, un analizador de espectro sólo mide el parámetro de una señal, no de un dispositivo. El analizador de espectro tiene más flexibilidad para permitir una gama completa de análisis de señales. El analizador de redes mide la reflexión, la pérdida de inserción, los parámetros S, la pérdida de retorno y la transmisión, que se ocupa de la medición de los componentes del dispositivo. El analizador de espectro mide los armónicos del ruido y el nivel de potencia.

También hay una diferencia de utilidad. Un analizador de redes se utiliza en los laboratorios de diseño de RF. Permite a los diseñadores conocer muchas características y prestaciones. Debido a su elevado precio, no se utiliza en la producción. El analizador de espectro se utiliza sobre todo para probar el circuito del filtro electrónico. Ya está equipado con un generador de seguimiento para el uso de pruebas de componentes escalares sin mediciones de fase.

Conclusión

Describir cada uno de los instrumentos de medición electrónicos requiere mucho tiempo. Sin embargo, nos centramos en resumir toda la información sobre ellos. Por lo tanto, las secciones de resumen existen dentro de este artículo. Todo lo descrito anteriormente es lo que hay que saber en la medición electrónica.

Recogemos la información a través de nuestra experiencia en la vida real, el conocimiento, y algunos sitios fiables de Internet. Tenemos grandes expectativas de que este artículo ayude a los lectores a mejorar sus conocimientos y habilidades en la medición electrónica.