Download calibración de multímetros digitales

“CALIBRACIÓN DE MULTÍMETROS
DIGITALES”
HENRY POSTIGO LINARES
Sub Jefe del Servicio Nacional de
Metrología
18 de mayo de 2012
CONTENIDO
1.- Metrología eléctrica
2.- Multímetros: características
3.- Métodos de Calibración
4.- Calibración de multímetros
5.- Referencias
Metrología eléctrica
•
Las mediciones eléctricas son
hechas en mayor cantidad que
otros parámetro combinados
•
Hacer mediciones de precisión
puede tomar a un técnico en
calibración años de práctica y
experiencia
Metrología eléctrica
•
Su campo es amplio. Comprende:
Potencia, energía, frecuencia,
tiempo, corriente y tensión
DC-AC, resistencia, entre otros.
•
Patrones:
Comparador de energía; reloj de
cesio; referencia estándar DC;
resistencia eléctrica
Multímetros: características
• Instrumento que permite realizar mediciones
de diferentes magnitudes eléctricas
• Tienen múltiples rangos para la medición de
una magnitud
• Pueden ser analógicos o digitales
• Pueden controlarse por software a través de
una PC (multímetros digitales)
• De fácil uso y transporte
• Alcanzan muy buena exactitud
Multímetros
• Diagrama de bloques de un multímetro
digital
Métodos de calibración
• Método directo: utilizando un calibrador como
patrón
Métodos de calibración
• Método indirecto: por comparación con otro
multímetro
Calibración de multímetros
Equipos y materiales
• Incertidumbre de calibración al menos tres
veces menor que la tolerancia permitida
• Cables adecuados para las conexiones entre
los patrones y los multímetros.
• Ambiente con temperatura y humedad
controlada
• Termómetro e higrómetro con exactitud
apropiada.
Calibración de multímetros
Preparación
•Contar con el manual del multímetro a calibrar
•Buen estado de batería y fusibles
•Esperar estabilización térmica si lo requiere
•Certificados de los patrones vigentes
•Temperatura y humedad en las condiciones indicadas
por el fabricante o las de referencia del laboratorio
(generalmente 23 ºC ± 2 ºC y no mayor a 75 %)
•No realizar ninguna conexión a los bornes de salida
del calibrador si hay tensión presente en esos bornes.
Calibración de multímetros
Puntos de calibración para multímetros de 3½ ó 4½ dígitos
RANGOS
VALORES DE PRUEBA
(% FONDO DE ESCALA)
Nº DE PUNTOS
TENSIÓN CONTINUA
TODOS
3
10%, 90%, -90%
UN RANGO INTERMEDIO
5
10%, 50%, 90%, -50%, 90%
TODOS
1
90%
UN RANGO INTERMEDIO
2
90%, -90%
RANGO IGUAL O MAYOR DE
2
50%, 90%
TODOS
1
90%
EL RANGO MENOR
2
0%, 90%
4
10%, 90% a 60 Hz, 1kHz
CORRIENTE CONTINUA
RESISTENCIA
TENSIÓN ALTERNA
RANGOS MENORES A 0.5 V
RANGOS MAYORES O IGUALES DE 0.5 V
2, 3
90%, 60 Hz, 1 kHz, (20kHz)
UN RANGO INTERMEDIO
4, 6
10%, 50% a 60 Hz ó 1 kHz 90% a 60
Hz, 1 kHz, (20-100) kHz
CORRIENTE ALTERNA
TODOS
2
90% a 60 Hz, 1 kHz
Calibración de multímetros
Puntos de calibración para multímetros de 5½ dígitos
RANGOS
Nº DE PUNTOS
VALORES DE PRUEBA
(% FONDO DE ESCALA)
TENSIÓN CONTINUA
TODOS
3
10%, 90%, -90%
UN RANGO INTERMEDIO
5
10%, 50%, 90%, -50%, 90%
RANGO MAYOR DE 200 V
4
10%, 50%, 90%, -90%
TODOS
2
10%, 90%
UN RANGO INTERMEDIO
3
10%, 90%, -90%
RANGO IGUAL O MAYOR DE
3
10%, 50%, 90%
2
10%, 90%
CORRIENTE CONTINUA
RESISTENCIA
TODOS
TENSIÓN ALTERNA
RANGOS MENORES A 0.5 V
4, 6
10%, 90% a 60 Hz, 1 kHz (20) kHz
RANGOS MAYORES O IGUALES DE 0.5 V
4, 8
10% a 60 Hz, 1 kHz, (20 kHz), 90% a 60 Hz,
1 kHz, (20-50-100) kHz
UN RANGO INTERMEDIO
5, 10
10%, 50% a 60 Hz ó 1kHz 90% a 60 Hz, 1
kHz, (20-100) kHz
RANGO MAYOR DE 200 V
5, 8
10% a 60 Hz, 1 kHz, (20 kHz) 50% a 1 kHz,
(50) kHz 90% a 60 Hz, 1 kHz, (10) kHz
CORRIENTE ALTERNA
TODOS
3
10%, 1 kHz, 90%, 60 Hz, 1 kHz
Calibración de multímetros
Mediciones
Consideraciones para calibración en tensión continúa
y alterna
•
Antes de iniciar la calibración en tensión continua, se debe
realizar un ajuste de cero en el multímetro
•
Usar conductores y conectores de cobre u otros materiales
que generen bajas fuerzas termo electromotrices en su
unión con el cobre (pequeñas tensiones en continua)
•
Es conveniente usar conductores de conexión coaxiales
para tensión alterna a frecuencias superiores a 10 kHz
Calibración de multímetros
Mediciones
Consideraciones para calibración en resistencia
•
Algunos multímetros de 5½ dígitos, e incluso algunos de
4½ con capacidad de medida de resistencia a cuatro
hilos, tiene la posibilidad de realizar un ajuste a cero
•
Existen tres formas de conexión para medir resistencia:
- Medida a dos hilos sin compensación
(ver fig. 2)
- Medida a dos hilos con compensación
(ver fig. 3)
- Medida a cuatro hilos con compensación
(ver fig.4)
Calibración de multímetros
Esquemas de conexión
Medición de resistencia a dos hilos sin compensación
Calibración de multímetros
Esquemas de conexión
Medición de resistencia a dos hilos y cuatro hilos con
compensación
Calibración de multímetros
Cálculo de incertidumbre
La determinación del error, eM , de la indicación obtenida con el multímetro a calibrar
para tensión continua y medidas de resistencia a dos hilos requiere que se realicen
dos medidas, una primera con la señal aplicada y una segunda con un cortocircuito
en bornes del multímetro.
eM  I iM  I iM  I iM 0  I iM 0   I P  I P 
Donde:
I iM
: Indicación del multímetro cuando se aplica la señal (tensión, resistencia) con
el calibrador.
I iM 0
: Indicación del multímetro cuando se aplica un cortocircuito en su entrada.
I iM : Corrección debida a la resolución finita del multímetro cuando se aplica la
señal ( I iM ).
I iM 0 : Corrección debida a la resolución finita del multímetro cuando se aplica el
cortocircuito ( I iM 0 ).
I P : Valor de la señal (tensión o resistencia) aplicada con el calibrador.
I P : Corrección del valor de la señal aplicada por el calibrador debida a múltiples
efectos.
Calibración de multímetros
Cálculo de incertidumbre
Nota: El error, e M , de la indicación obtenida en el
multímetro a calibrar para el resto de magnitudes (tensión
alterna, corriente y resistencia a cuatro hilos) y cuando el
instrumento permite su ajuste a cero, se obtiene mediante
una simplificación de la expresión anterior ya que no se
realiza lectura en cortocircuito.
eM IiMIiM IP IP
eM
Calibración de multímetros
Cálculo de incertidumbre
Balance de las componentes
Nota: los coeficientes de sensibilidad se calculan como las
derivadas parciales de eM, respecto de cada una de las magnitudes
evaluadas en el punto de calibración considerado
Magnitud,
Mi
I iM  I iM 0
Mejor valor estimado
de la magnitud
Mi
Medida de los valores de
(I
I )
iM
I iM
I iM 0
I P
eM
iM 0
0
0
Incertidumbre
típica (k=1)
u(M i )
s( I iM )
5
Re s.
2 3
Re s.
Corrección certificada
según certificado del
calibrador
2 3
espec.
k
--
--
Distribución de
probabilidad
considerada
Coeficiente de
sensibilidad,
normal
C1  1
u1 ( y ) 
rectangular
C2  1
u 2 ( y) 
rectangular
C 3  1
Ci
rectangular
C 4  1
--
--
Contribución a la
incertidumbre
ui ( y)
u 3 ( y) 
s( I iM )
5
Re s.
2 3
Re s.
2 3
espec.
u 4 ( y) 
k
u (e M ) 
 u ( y)
i
2
Referencias
• EA–4/02 Expression of the uncertainty of
measurement in calibrations. European cooperation
for accreditation (EA).
• Guide to the expression of uncertainty in
measurement.
• EURAMET/cg-15/v.01 Guidelines on the calibration of
digital multimeters.
• Procedimiento EL-001 para la calibración de
multímetros digitales. CEM
Ing. Henry PostIgo LInares
[email protected]
¡Gracias !