Qué Es Un Voltímetro Digital – Cómo funciona, tipos, aplicaciones, ventajas

El voltímetro digital muestra numéricamente las lecturas de voltaje de un circuito. Inicialmente se utilizaron voltímetros analógicos para tomar las lecturas del voltaje donde en un puntero o indicador se mueve a través de una escala en proporción al voltaje del circuito y más tarde, se introdujeron voltímetros digitales que dan la visualización numérica del voltaje con exactitud.

Este artículo tratará sobre qué es un voltímetro digital, cómo funciona, incluyendo las funciones paso a paso, sus tipos, aplicaciones, ventajas y desventajas.

Qué Es Un Voltímetro Digital

 

¿Qué es un voltímetro digital?

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El voltímetro es un instrumento de medición eléctrica que se usa para medir la diferencia de potencial entre dos puntos. … Los voltímetros digitales muestran el valor de la tensión alterna o continua que se mide directamente como numérico discreto en lugar de una desviación de puntero en una escala continua como en los instrumentos analógicos.

Cómo funciona un voltímetro digital

El principio de funcionamiento de un voltímetro digital puede clasificarse en cinco secciones funcionales. Son:

  1. Generador de impulsos
  2. Control de voltaje y compuerta
  3. Relojes de conteo de pulsos
  4. Conversión de analógico a digital
  5. Sección de bloqueo y visualización

Generador de pulso

En la electrónica, se llama ‘Reloj’ que genera pulsos generalmente logrados con un chip temporizador de 555.

Control de voltaje y compuerta

Esta sección de control y de puerta se basa en un circuito integrado llamado el Comparador. Este circuito integrado compara los dos voltajes y las señales para cuál de los dos voltajes es mayor. Uno de los voltajes es el voltaje de entrada ( Vin) y el otro será el voltaje a través del condensador.

El voltaje es monitoreado a través del condensador y las señales son generadas cuando el voltaje se vuelve igual al voltaje a ser medido (Vin) y la carga comienza en cero voltios. El comparador no toma ninguna corriente apreciable, de lo contrario interferirá con la carga de corriente constante. Para conseguir una corriente de entrada cercana a cero, se utiliza un Op-Amp como comparador.

El Op-Amp (Amplificador Operacional) es un chip con dos entradas etiquetadas como + y – llamadas las entradas no inversas e inversas. Los voltajes en estos puntos se llaman V+ y V- respectivamente. Sólo tiene una salida.

Como cualquier otro chip, requiere conexiones de energía y de tierra. Si el voltaje en la entrada + del Op-amp es mayor (más positivo) que el voltaje en la entrada – (V+ > V-), entonces la salida es alta, es decir, cerca de Vcc, de lo contrario la salida será baja, cerca de Vee .

Contar los pulsos de reloj

Se cuenta el número de pulsos de reloj que se producen entre las señales de carga de inicio y parada. También se define como la medida del tiempo transcurrido. Mientras el condensador se está cargando, los pulsos generados se cuentan con la ayuda de un CI, que es un “Chip de Conteo Divisible por Diez“.

Los pulsos lógicos generados por el temporizador IC se alimentan como una entrada y los pulsos de 0 (0000 binario) a 9 (1001 binario) se cuentan repetidamente sacando los bits binarios correspondientes al número de pulsos contados. Una vez que el conteo pasa el valor “9”, la salida de bits binarios vuelve a pasar a 0000, y el mismo proceso continúa.

El voltímetro funcionará contando los impulsos desde el momento en que el condensador empieza a cargarse, y el momento en que el comparador detecta que el voltaje del condensador anula el de Vin y por lo tanto cambia su estado de salida. Para lograr esto se utiliza una simple puerta NAND en el circuito. El tren de pulsos de salida se conecta a una entrada del NAND, y la segunda entrada se conecta a la unidad de control.

Un circuito de carga de condensadores de corriente que puede ser encendido y apagado y reajustado a cero voltios por las señales de carga de arranque y parada automáticamente es un aspecto importante en un voltímetro digital. El condensador tiene que pasar por un ciclo de carga y descarga.

ADC (Convertidor analógico a digital)

Un convertidor A/D o ADC (Analog to Digital Converter) convierte una muestra de voltaje analógico y devuelve un número binario que describe la muestra.

Sección de enclavamiento y visualización

El número de pulsos contados se muestra en un formato numérico usando una pantalla LED de siete segmentos. El pestillo se utiliza para mostrar estáticamente el resultado final del funcionamiento de un ciclo de carga de condensadores, incluso mientras se está realizando el siguiente ciclo. El pestillo tiene cuatro entradas y cuatro salidas. Pasa los estados lógicos de sus entradas a sus salidas.

Qué Es Un Voltímetro Digital - Cómo funciona, tipos, aplicaciones, ventajas

Tipos de voltímetro digital

El voltímetro digital se clasifica a grandes rasgos en cuatro tipos. Ellos son:

  1. Voltímetro digital de tipo rampa
  2. Integrando el voltímetro digital
  3. Voltímetro digital de equilibrio continuo
  4. Aproximación sucesiva Voltímetro digital

Aplicaciones del voltímetro digital

  • El voltímetro digital se utiliza para conocer el voltaje real de los diferentes componentes.
  • DVM se utiliza ampliamente para comprobar si hay energía en el circuito, como la toma de corriente.
  • Sabiendo el voltaje a través de un circuito, se puede calcular la corriente.

Ventajas del voltímetro digital

  • La visualización digital de la salida elimina los errores humanos de lectura.
  • Las lecturas son precisas y rápidas comparadas con los medidores analógicos.
  • El voltímetro digital es más estable y fiable.
  • Más pequeño en tamaño y rentable.
  • DVM puede medir tanto los voltajes de CA como los de CC.
  • Los últimos DVM están construidos con microcontroladores que almacenan las lecturas para su posterior procesamiento.
  • DVM no tiene errores de paralaje.
  • Los DVM tienen selección automática de rango.
  • Los DVMs tienen alta impedancia de entrada.

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Desventajas del voltímetro digital

  • Los voltímetros digitales son propensos a dañarse si el voltaje se incrementa más allá del límite.
  • Depende de la fuente de alimentación externa o de la batería.
  • Mientras se mide el voltaje, hay posibilidades de que el voltímetro digital se caliente, lo que podría dar lugar a lecturas erróneas.
  • Cuando se produce una fluctuación en un circuito, el voltímetro digital no puede leer y muestra un error.
  • La velocidad de funcionamiento es limitada debido al circuito de digitalización de los voltímetros digitales.
  • Es muy difícil detectar los picos de tensión transitorios.
  • El convertidor A/D tiene una limitación en la longitud de las palabras que provoca un ruido de cuantificación que da lugar a errores en los valores medidos.

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