Medición de parámetros eléctricos con el multímetro

Una vez que hemos estudiado la Ley de Ohm, el funcionamiento del ordenador y la representación de la información, es crucial entender la medición de parámetros eléctricos con el multímetro y su importancia en la placa base.

1. Medición de parámetros eléctricos con el multímetro

Un multímetro, también denominado polímetro​ (o tester en inglés), es una herramienta de medición electrónica versátil que combina varias funciones en un solo dispositivo. Se puede utilizar para medir parámetros eléctricos básicos como voltaje (V), corriente (A) y resistencia (Ω), así como otros parámetros más avanzados en algunos modelos.

2. ¿Cómo se usa un multímetro?

Partes principales de un multímetro:

1. Pantalla: Muestra las mediciones.
2. Selector de funciones: Permite seleccionar el tipo de medición (voltaje, corriente, resistencia, etc.).
3. Terminales de conexión: Generalmente hay tres: COM (abreviatura de «common», que en inglés significa «común» y es el punto de referencia o el punto de conexión negativa), VΩmA (para voltaje, resistencia y corrientes bajas ), y 10A (para corrientes elevadas hasta 10A).
4. Sondas de prueba: Cables que se conectan a los terminales para realizar las mediciones.

Pasos para usar un multímetro:

1. Seleccionar el tipo de medición: Usar el selector de funciones para elegir voltaje, corriente o resistencia.
2. Conectar las sondas: Conectar la sonda negra al terminal COM y la sonda roja al terminal apropiado (VΩmA para la mayoría de las mediciones).
3. Medir voltaje:
   • Configurar el multímetro en el rango de voltaje adecuado.
   • Conectar las sondas en paralelo al componente o sección del circuito donde se desea medir el voltaje, es decir, colocando cada sonda en uno de los extremos del elemento para detectar la diferencia de potencial.
4. Medir Corriente:
   • Configurar el multímetro en el rango de corriente adecuado.
   • Conectar las sondas en serie con el circuito.
5. Medir Resistencia:
   • Configurar el multímetro en el rango de resistencia adecuado.
   • Colocar las sondas en los extremos del componente a medir (asegurarse de que el circuito esté sin energía).

Ver vídeo explicativo del uso de un multímetro digital profesional: https://youtu.be/v7YNG8mbVRU?si=qzEtbT7ApvwBUSiu

3. Diferencias entre serie y paralelo en medidas con multímetro

3.1. Medición en serie

Corriente:

• Conexión: Para medir la corriente en un circuito, el multímetro debe estar conectado en serie. Esto implica que el multímetro se convierte en parte del circuito, permitiendo que toda la corriente fluya a través de él.
• Procedimiento:
  • Apaga la alimentación del circuito.
  • Abre el circuito en el punto donde deseas medir la corriente.
  • Conecta la sonda negra al terminal COM del multímetro.
  • Conecta la sonda roja al terminal marcado como 10A (para corrientes elevadas) o mA (para corrientes menores).
  • Conecta las sondas en el circuito donde se ha abierto para que la corriente fluya a través del multímetro.
  • Enciende la alimentación del circuito.
• Precaución: Asegúrate de que la corriente medida no exceda la capacidad del terminal utilizado para evitar daños al multímetro.

Se recomienda apagar la alimentación del circuito antes de medir corriente en serie para garantizar la seguridad del usuario y proteger tanto el multímetro como los componentes del sistema. Al abrir el circuito para insertar el multímetro, existe riesgo de cortocircuitos o descargas si el circuito está energizado. Además, conectar el multímetro en modo incorrecto mientras hay tensión puede dañarlo. Por eso, el procedimiento correcto consiste en apagar la alimentación, abrir el circuito en el punto deseado, conectar el multímetro en serie, y luego volver a encender la alimentación para realizar la medición con seguridad y precisión

3.2. Medición en paralelo

Voltaje:

• Conexión: Para medir el voltaje, el multímetro se conecta en paralelo al componente o puntos del circuito donde deseas medir la tensión.
• Procedimiento:
  • Conecta la sonda negra al terminal COM del multímetro.
  • Conecta la sonda roja al terminal marcado como VΩ.
  • Coloca las sondas a través del componente o puntos del circuito donde deseas medir el voltaje.
• Precaución: Asegúrate de seleccionar el rango de voltaje adecuado en el multímetro para evitar daños y obtener una lectura precisa.

Resistencia:

• Conexión: Para medir la resistencia de un componente, el multímetro se conecta en paralelo a los terminales del componente.
• Procedimiento:
  • Asegúrate de que el componente esté completamente desconectado de cualquier fuente de energía.
  • Conecta la sonda negra al terminal COM del multímetro.
  • Conecta la sonda roja al terminal marcado como VΩ.
  • Coloca las sondas en los extremos del componente a medir.
• Precaución: Medir la resistencia con el circuito energizado puede dañar el multímetro o dar lecturas incorrectas.

4. Corriente Continua (DC) y Corriente Alterna (AC)

La corriente continua (DC) es un flujo de electrones en una sola dirección, proporcionando un voltaje constante, como el que suministran las baterías. La corriente alterna (AC) cambia de dirección periódicamente y es la que se usa en la mayoría de las redes eléctricas domésticas, como en los enchufes de pared. Veamos una descripción detallada:

4.1. Corriente Continua (DC)

La Corriente Continua (abreviada CC en español, así como DC Direct Current en inglés) es un tipo de corriente eléctrica en la que el flujo de electrones es unidireccional y constante en el tiempo. En un circuito de corriente continua, la dirección de la corriente no cambia, lo que resulta en un voltaje constante en los puntos del circuito.

Ejemplos:

1. Baterías: Las baterías de 9V, AA, AAA, y otras proporcionan corriente continua. Los dispositivos como los relojes de pared y los dispositivos electrónicos portátiles utilizan baterías que suministran voltaje DC.
2. Adaptadores de Corriente de CC: Muchos adaptadores de corriente que alimentan dispositivos como ordenadores portátiles y cargadores de teléfonos móviles convierten la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua.
3. Paneles solares: Los paneles solares generan electricidad en forma de corriente continua.
4. Computadoras: Aunque se conectan a la red eléctrica mediante corriente alterna, su fuente de alimentación interna convierte esa energía en corriente continua para alimentar los componentes electrónicos del sistema.

Aplicación:

• Se mide usando un multímetro configurado en modo voltaje DC (representado por “V” con líneas rectas y puntos). Ejemplos de componentes en los que se mide el voltaje DC incluyen las baterías y los adaptadores de corriente de CC.

4.2. Corriente Alterna (AC)

La Corriente Alterna, abreviada como AC en español e inglés (Alternating Current en inglés), es un tipo de corriente eléctrica en la que el flujo de electrones cambia de dirección periódicamente. La corriente alterna alterna su dirección y magnitud a lo largo del tiempo, formando una onda sinusoidal.

Ejemplos:

1. Red eléctrica doméstica: La electricidad suministrada a los hogares y oficinas en la mayoría de los países es corriente alterna (por ejemplo, 230V AC a 50 Hz en Europa o 120V AC a 60 Hz en EE. UU.).
2. Electrodomésticos: Los electrodomésticos como refrigeradores, ventiladores y lavadoras funcionan con corriente alterna.
3. Generadores eléctricos: Las plantas de energía y los generadores eléctricos producen corriente alterna para la distribución de energía.

Aplicación:

• Se mide usando un multímetro configurado en modo voltaje AC (representado por “V” con una línea ondulada). Ejemplos de componentes en los que se mide el voltaje AC incluyen tomas de corriente y sistemas de distribución eléctrica.

5. Componentes de la placa base y medición de parámetros

Los ordenadores funcionan internamente con corriente continua (DC) porque la fuente de alimentación (PSU) convierte la corriente alterna (AC) proveniente de la red eléctrica en distintos voltajes de corriente continua. Esta conversión es esencial para alimentar correctamente los componentes electrónicos sensibles de la placa base, como el procesador, la memoria RAM, las tarjetas de expansión y los puertos. Por ello, todas las mediciones eléctricas realizadas sobre la placa base —ya sea en conectores, pines o módulos— se efectúan en voltaje DC, utilizando un multímetro configurado en modo de corriente continua.

Ejemplos:

1. Procesador (CPU):
   • Voltaje DC: El procesador requiere voltajes específicos de corriente continua para su funcionamiento. Estos voltajes se suministran a través de la placa base y se miden en los pines de alimentación del procesador.
   • Uso del multímetro: Mide el voltaje DC en los conectores de alimentación del CPU.
2. Memoria RAM:
   • Voltaje DC: La memoria RAM también funciona con voltajes de corriente continua que se suministran a través de la placa base.
   • Uso del multímetro: Mide el voltaje DC en los módulos de memoria RAM.
3. Tarjetas de expansión (como GPU):
   • Voltaje DC: Las tarjetas de expansión como las tarjetas gráficas requieren voltajes específicos para funcionar. Estos voltajes pueden ser medidos en los conectores de alimentación de la tarjeta.
   • Uso del multímetro: Mide el voltaje DC en los conectores de alimentación de las tarjetas de expansión.
4. Conectores de alimentación de la placa base:
   • Voltaje DC: La placa base recibe múltiples voltajes de corriente continua desde la fuente de alimentación. Estos voltajes se distribuyen a diferentes componentes.
   • Uso del multímetro: Mide los voltajes DC en los conectores de la placa base, como el conector ATX de 24 pines.
5. Fuente de alimentación (PSU):
   • Voltaje DC: La fuente de alimentación convierte la corriente alterna (AC) de la red eléctrica en varios voltajes de corriente continua (DC) para el funcionamiento del ordenador.
   • Uso del Multímetro: Mide los voltajes DC en las salidas de la fuente de alimentación.
6. Puertos y conectores:
   • Voltaje DC: Algunos puertos y conectores en la placa base, como USB, también pueden requerir mediciones de voltaje DC.
   • Uso del multímetro: Mide el voltaje DC en los puertos USB y otros conectores.

6. Advertencias del uso del multímetro

1. No exceder el límite:
   • No intentes medir corrientes superiores a la capacidad del terminal de 10A, ya que esto puede dañar el multímetro o fundir el fusible interno.
2. Tiempo de medición:
   • Algunos multímetros tienen restricciones de tiempo para mediciones de alta corriente (por ejemplo, no más de 10 segundos continuos) para evitar sobrecalentamiento.
3. Selección de rango:
   • Asegúrate de seleccionar el rango adecuado antes de medir. Usar un rango incorrecto puede dañar el multímetro o dar lecturas incorrectas.
4. Medición de voltaje:
   • Nunca intentes medir voltaje en el modo de corriente o resistencia. Esto puede causar un cortocircuito y dañar el multímetro.
5. Estado de los cables:
   • Inspecciona las sondas y cables antes de usar el multímetro. Cables dañados o desgastados pueden causar fallas en la medición y posibles cortocircuitos.
6. Polaridad correcta:
   • Observa la polaridad correcta cuando midas voltajes en corriente continua (DC). Conecta la sonda negra al terminal negativo (COM) y la sonda roja al terminal positivo (VΩmA). Invertir la polaridad puede causar lecturas negativas o incluso dañar el multímetro si el voltaje es alto.
7. Condiciones húmedas o mojadas:
   • No utilices el multímetro en condiciones húmedas o mojadas. La humedad puede afectar las mediciones y representar un peligro de choque eléctrico.
8. Alto voltaje:
   • Al medir altos voltajes, asegúrate de mantener las manos alejadas de las sondas y de los puntos de contacto para evitar choques eléctricos.

7. Recomendaciones del uso del multímetro

1. Lee el manual de usuario: Familiarízate con el manual del usuario del multímetro para entender todas sus funciones y limitaciones.
2. Desconectar del circuito: Al medir resistencia, asegúrate de que el componente o circuito esté completamente desconectado de cualquier fuente de energía para evitar daños al multímetro.
3. Almacenamiento: Almacena el multímetro en un lugar seco y seguro para protegerlo del polvo y de condiciones ambientales adversas.
4. Apagar después de usar: Apaga el multímetro después de usarlo para conservar la batería y evitar lecturas incorrectas la próxima vez que lo uses.
5. Uso apropiado de las sondas: Utiliza las sondas correctas para las diferentes mediciones (voltaje, corriente, resistencia) y asegúrate de que estén en buen estado. La sonda roja se utiliza para el terminal positivo (marcado como VΩmA o 10A para alta corriente) y la sonda negra para el terminal común (COM).

8. Ejemplos de uso del multímetro en una placa base

1. Medición de voltaje en la fuente de alimentación:
   • Con el multímetro configurado en modo voltaje DC, se pueden medir los voltajes proporcionados por la fuente de alimentación de la placa base (por ejemplo, 12V, 5V, 3.3V).
   • Colocar las sondas en los conectores de la fuente de alimentación para verificar que los voltajes sean correctos.
2. Verificación de continuidad en pistas de la placa base:
   • Configurar el multímetro en modo continuidad.
   • Colocar las sondas en los extremos de la pista para verificar que no haya interrupciones (el multímetro emitirá un sonido si hay continuidad).
3. Medición de resistencia en componentes SMD:
   • Configurar el multímetro en modo resistencia.
   • Colocar las sondas en los terminales del componente SMD (como resistencias o condensadores) para verificar sus valores.
4. Medición de corriente en circuitos de alimentación:
   • Configurar el multímetro en modo corriente.
   • Conectar el multímetro en serie con el circuito de alimentación de un componente específico para medir la corriente que pasa por él (por ejemplo, un ventilador).
5. Comprobación de señales digitales:
   • Utilizar el multímetro para medir los niveles de voltaje en las señales digitales que circulan por los buses de datos y dirección de la placa base.
   • Esto puede ayudar a diagnosticar problemas de comunicación entre el microprocesador y otros componentes.

Un componente SMD (Surface-Mount Device) es un tipo de componente electrónico diseñado para ser montado directamente sobre la superficie de un circuito impreso (PCB) en lugar de ser insertado en orificios perforados en la placa. Estos componentes están optimizados para ser colocados y soldadores en la superficie de la placa de circuito, lo que permite una mayor densidad de componentes y un diseño de circuitos más compacto.

9. Ejercicios resueltos

Una vez que hemos aprendido cómo usar el multímetro, vamos a realizar unas prácticas para comprobar nuestros conocimientos mediante la herramienta en la nube Tinkercad. Esta plataforma nos permitirá simular el uso del multímetro y verificar nuestras mediciones en un entorno virtual, facilitando el aprendizaje práctico.

9.1. Utiliza un multímetro de forma interactiva con Tinkercad

Aprende a usar el multímetro para medir voltaje, corriente y resistencia en un circuito simple para encender un LED y medir parámetros eléctricos con la herramienta en la nube Tinkercad.

Componentes necesarios:

• Resistencia de 1 kΩ
• LED
• Fuente de alimentación (batería de 9V)
• Multímetro

La resistencia de 1 kΩ se incluye en el circuito para limitar la corriente que fluye a través del LED, protegiéndolo de daños. Sin la resistencia, el LED podría recibir una corriente excesiva debido a la fuente de alimentación de 9V, lo que podría sobrecalentarlo y dañarlo. La resistencia asegura que la corriente se mantenga en un nivel seguro y adecuado para el funcionamiento del LED, permitiendo su encendido sin riesgo de daño.

Instrucciones:

• Accede a Tinkercad y crea un nuevo proyecto de circuito. En la página principal, selecciona «Crear nuevo diseño» y luego «Circuito». Utiliza el buscador de componentes para añadir los siguientes elementos.
• Coloca una pila de 9V en el área de trabajo.
• Conecta el terminal positivo de la batería al ánodo (pierna larga) del LED.
• Conecta el cátodo (pierna corta) del LED a una resistencia de 1 kΩ.
• Conecta el otro extremo de la resistencia al terminal negativo de la batería, cerrando el circuito.
• Una vez que el circuito esté montado, inicia la simulación para verificar que el LED encienda correctamente.
• Utiliza las herramientas de medición del multímetro virtual para medir voltaje, corriente y resistencia según las instrucciones.

1. Medición de voltaje:
   • Configura el multímetro en el modo de medición de voltaje.
   • Coloca la sonda negra (COM) del multímetro en el terminal negativo de la batería.
   • Coloca la sonda roja en el terminal positivo de la batería.
   • Registra el voltaje medido por el multímetro (debería ser cercano a 9V).
2. Medición de corriente:
   • Configura el multímetro en el modo de medición de corriente (amperaje).
   • Para medir la corriente, es necesario abrir el circuito e insertar el multímetro en serie.
   • Desconecta la conexión entre la resistencia y el terminal negativo de la batería.
   • Conecta la sonda negra del multímetro al terminal negativo de la batería.
   • Conecta la sonda roja del multímetro al extremo libre de la resistencia.
   • Registra la corriente medida por el multímetro (debería ser una pequeña cantidad de mA, ya que el LED y la resistencia limitan el flujo de corriente).
3. Medición de resistencia:
   • Configura el multímetro en el modo de medición de resistencia (Ω).
   • Asegúrate de que el circuito esté desconectado de la fuente de alimentación (para evitar daños al multímetro).
   • Coloca las sondas del multímetro en los extremos de la resistencia.
   • Registra la resistencia medida por el multímetro (debería ser aproximadamente 1 kΩ).
4. Resumen de resultados:
   • Voltaje (V):
     • El voltaje es la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito. En este caso, se mide directamente en la batería del circuito. Medición: 9V
   • Corriente (I):
     • La corriente es el flujo de carga eléctrica a través del circuito, limitada por la resistencia y el LED. Medición: 7-9 mA aproximadamente
     • Cálculo con la Ley de Ohm: I = (V – VLED) / R = 9V -2V / 1 kΩ. = 0,007A = 7mA
   • Resistencia (R):
     • La resistencia es la oposición al flujo de corriente en un componente. En este caso, se mide directamente a través de la resistencia. Medición: 1 kΩ.
5. Resultado obtenido:

En los circuitos eléctricos, pueden producirse pequeñas pérdidas de voltaje debido a varios factores, como la resistencia interna de los componentes y las conexiones, la calidad de los conductores, y la carga que el circuito soporta. Estas pérdidas son comunes y pueden ser causadas por la resistencia de los materiales, que provoca una caída de voltaje cuando la corriente fluye a través de ellos, así como por las condiciones ambientales y el estado de los componentes, que pueden afectar el rendimiento del circuito. Por eso, cuando mides con el multímetro el voltaje de una pila de 3 V, es posible que obtengas un valor con un ligero cambio, por ejemplo, 2,95 V.

9.2. Utiliza un multímetro de forma interactiva con Tinkercad

Aprende a usar el multímetro para medir voltaje, corriente y resistencia en un circuito que incluye un LED y una resistencia, utilizando una pila plana de 3V.

Componentes necesarios:

• 1 LED
• Resistencia de 220 Ω
• Fuente de alimentación (pila plana de 3V)
• Multímetro

Instrucciones:

1. Montaje del circuito:
   • Accede a Tinkercad y crea un nuevo proyecto de circuito.
   • En la página principal, selecciona «Crear nuevo diseño» y luego «Circuito».
   • Utiliza el buscador de componentes para añadir los siguientes elementos: pila plana de 3V, LED, resistencia de 220 Ω y multímetro.
   • Coloca la pila plana de 3V en el área de trabajo.
   • Conecta el terminal positivo de la pila al ánodo (pierna larga) del LED.
   • Conecta el cátodo (pierna corta) del LED a uno de los terminales de la resistencia de 220 Ω.
   • Conecta el otro terminal de la resistencia a uno de los terminales del pulsador.
   • Conecta el otro terminal del pulsador al terminal negativo de la pila, cerrando el circuito.
2. Medición de voltaje:
   • Configura el multímetro en el modo de medición de voltaje.
   • Coloca la sonda negra (COM) del multímetro en el terminal negativo de la pila.
   • Coloca la sonda roja en el terminal positivo de la pila.
   • Además, mide también la tensión del LED para poder usar la Ley de Ohm y verificar los resultados
3. Medición de corriente:
   • Configura el multímetro en el modo de medición de corriente.
   • Para medir la corriente, es necesario abrir el circuito e insertar el multímetro en serie.
   • Desconecta la conexión entre la resistencia y la pila.
   • Conecta la sonda negra del multímetro a la pila.
   • Conecta la sonda roja del multímetro al extremo libre de la resistencia.
4. Resumen de resultados:
   • Voltaje (V): Aproximadamente 3V.
   • Corriente (I): Aproximadamente 4,5mA (dependiendo de las características del LED).
     • Cálculo con la Ley de Ohm: I = (V-VLED) / R = 0,0047A = 4,7mA
   • Resistencia (R): Aproximadamente 220 Ω.
5. Resultado obtenido:

9.3. Utiliza un multímetro de forma interactiva con Tinkercad

Aprende a usar el multímetro para medir voltaje, corriente y resistencia en un circuito que incluye un motor.

Componentes Necesarios:

• Resistencia de 10 Ω
• Motor DC
• Fuente de alimentación (batería de 9V)
• Multímetro

Resumen de resultados:

1. Voltaje (V): Aproximadamente 9V.
2. Corriente (I): Aproximadamente 122mA.
   • Cálculo con la Ley de Ohm: Intensidad: I=V/Rtotal=9V/73.93Ω=0.122A=122mA
3. Resistencia (R): Aproximadamente 10 Ω.
   • Cálculo con la Ley de Ohm: Resistencia total (Rtotal): 73.93 Ω (10 Ω resistencia externa + 63.93 Ω resistencia interna del motor).

Resultado obtenido:

10. Ejercicios propuestos

10.1. Circuito con LED y resistencia de 470 Ω

Componentes Necesarios:

• 1 LED
• Resistencia de 470 Ω
• Fuente de alimentación (batería de 9V)
• Multímetro

Instrucciones:

1. Accede a Tinkercad y crea un nuevo proyecto de circuito.
2. Coloca una batería de 9V en el área de trabajo.
3. Conecta el terminal positivo de la batería al ánodo (pierna larga) del LED.
4. Conecta el cátodo (pierna corta) del LED a una resistencia de 470 Ω.
5. Conecta el otro extremo de la resistencia al terminal negativo de la batería, cerrando el circuito.
6. Inicia la simulación para verificar que el LED encienda correctamente.
7. Utiliza el multímetro virtual para medir:
   • Voltaje a través de la batería.
   • Corriente que fluye a través del circuito.
   • Resistencia de la resistencia.

10.2. Circuito con LED y resistencia de 100 Ω

Componentes Necesarios:

• 1 LED
• Resistencia de 100 Ω
• Fuente de alimentación (pila plana de 3V)
• Multímetro

Instrucciones:

1. Accede a Tinkercad y crea un nuevo proyecto de circuito.
2. Coloca una pila plana de 3V en el área de trabajo.
3. Conecta el terminal positivo de la pila al ánodo (pierna larga) del LED.
4. Conecta el cátodo (pierna corta) del LED a una resistencia de 100 Ω.
5. Conecta el otro extremo de la resistencia al terminal negativo de la pila, cerrando el circuito.
6. Inicia la simulación para verificar que el LED encienda correctamente.
7. Utiliza el multímetro virtual para medir:
   • Voltaje a través de la pila.
   • Corriente que fluye a través del circuito.
   • Resistencia de la resistencia.

10.3. Circuito con motor DC y resistencia de 50 Ω

Componentes Necesarios:

• Resistencia de 50 Ω
• Motor DC
• Fuente de alimentación (batería de 9V)
• Multímetro

Instrucciones:

1. Accede a Tinkercad y crea un nuevo proyecto de circuito.
2. Coloca una batería de 9V en el área de trabajo.
3. Conecta el terminal positivo de la batería a uno de los terminales de la resistencia de 50 Ω.
4. Conecta el otro terminal de la resistencia a uno de los terminales del motor DC.
5. Conecta el otro terminal del motor DC al terminal negativo de la batería, cerrando el circuito.
6. Inicia la simulación para verificar que el motor funcione correctamente.
7. Utiliza el multímetro virtual para medir:
   • Voltaje a través de la batería.
   • Corriente que fluye a través del circuito.
   • Resistencia de la resistencia.