miércoles, 31 de agosto de 2016

Calibrando algunos multímetros

                                                                                                                                                            Saludos, en esta entrada explicaré como podemos recalibrar nuestros multímetros digitales. Trabajar con un multímetro desviado nos puede traer más de un quebradero de cabeza.

Necesitaríamos usar como referencia de voltaje algo de este estilo:

imageMultímetro profesional HP/Agilent 3458A de 8 ½ dígitos, ~6000€.

Bueno es broma, es evidente que no tenemos nada parecido por casa, por lo tanto veamos las alternativas.

Existen numerosas opciones low-cost para utilizar como buenas referencias de voltaje, siempre que las tengamos convenientemente calibradas. Los siguientes encapsulados con su exactitud inicial y desviación máxima respectiva son un buen ejemplo:

  • AD584J <0.3%, 30ppm/ºC
  • AD584K <0.1%, 15ppm/ºC
  • AD584L <0.05%, 5ppm/ºC
  • LT1021 <0.05%, 5ppm/ºC
  • ISL21090 <0.02%, 7ppm/ºC
  • REF5050 <0.05%, 3ppm/ºC
  • MAX6350 <0.02%, 1ppm/ºC

… y fuera del rango low-cost

  • LM399 - 0.5ppm/ºC 
  • LTZ1000 - 0.05ppm/ºC (empleada en ese 3458A anterior)

Las desviaciones de las referencias de voltaje se dan principalmente por las variaciones de la temperatura ambiente, la tensión de alimentación y la intensidad de carga. La intensidad de carga no será relevante en nuestro caso ya que los multímetros suponen una resistencia de carga >10Mohm (~1µA a 10V). Por lo tanto, ya sólo tendremos que controlar la temperatura y la tensión de alimentación de nuestra referencia de voltaje.

Aquí he utilizado una referencia basada en el AD584K que, bien calibrada, es más que suficiente para recalibrar los multímetros más usuales de 3 ½ e incluso de 4 ½ dígitos.

He recalcado lo de bien calibrada porque nunca debemos olvidarnos de la diferencia entre los términos precisión y exactitud. De nada nos sirve una referencia muy precisa si no conocemos nada de su exactitud o sesgo. Es aquí donde juega un papel importante la calibración de la referencia de voltaje. Esta debe realizarse con algún multímetro de laboratorio como el mostrado al inicio.

precisión vs exactitud


Pues bien, como siempre, por el infinito mercado asiático se pueden encontrar referencias de voltaje muy funcionales (basadas en AD584K, AD584L…) a 10V (incluyendo otros voltajes con divisores de tensión muy precisos
) por escasos 15 ó 20€. Eso sí, hay que cerciorarse de que el vendedor la haya calibrado antes de enviártela y de que adjunte alguna anotación manual con los valores de voltaje exactos (esto último es difícil de comprobar pero una buena señal pueden ser los comentarios y fotos de otros compradores, fijándose en que dicha anotación de voltajes no sea siempre la misma fotocopia en todas las unidades vendidas. Otra pista de que la calibración sea auténtica viene de comprobar que las desviaciones arriba/abajo que midamos en la referencia de voltaje se corresponden con las de las apuntadas, para esto da igual que nuestro multímetro actual aún tenga el sesgo que queremos corregir, sólo nos fijamos en las desviaciones entre los 4 voltajes.)

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Referencia de voltaje AD584K, calibrada. ~17€

Pues bien, una vez tenemos fe ciega en que nuestra referencia se aproxima al estándar universal de voltaje, ya podemos lanzarnos a calibrar (o estropear, si nuestra fe nos engaña) todo lo que nos encontremos.

Si por ejemplo calibramos el rango de 20V, adecuado para una referencia de 10V, todos los rangos se calibran ya que dependen de la misma referencia y de un divisor de tensión en el propio multímetro con resistencias de alta precisión. El error o no linealidad que pueda mantener este divisor de tensión ya no se puede corregir fácilmente pero suele ser muy poco significativo si el aparato mantiene un mínimo de calidad (y si no la tiene pues directamente no valdría la pena meterse en ello). Además, en la mayoría de multímetros al calibrar su referencia de voltaje automáticamente estaremos mejorando sus mediciones de resistencia e intensidad, ya que internamente también se traducen en mediciones de voltaje para el multímetro.

A modo de ejemplo mostraré las claves para calibrar algunos de los aparatos que tengo por casa.

TENMA 72-7925 = UNI-T UT39C

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Multímetro digital fiable de 3½ dígitos (1999 counts). Se abre fácilmente quitando sus 3 tornillos y la referencia de voltaje DC se calibra con la resistencia ajustable VR1 (superior izquierda), comprobado. Como puede verse, mientras esté abierto será necesario alimentarlo de forma rudimentaria con algunas pinzas.

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En cuanto a los otros trimpots disponibles en este placa, no estoy seguro pero mirando por encima el circuito e intentando especular (ya que no hay apenas información de este modelo por la red), diría que VR2 ajustaría la tensión AC, VR4 la temperatura, VR6 tal vez intensidad. VR3 y VR7 puede que regulen la fuente de corriente para medir resistencias, puede. VR5 algún ajuste de offset?. Sin embargo, dada toda esta incertidumbre he preferido no tocarlos porque después de muchos años el resto de funciones parecían mantenerse dentro de los rangos admisibles y tampoco quería dejarlo peor de lo que estaba. Subo algunas imágenes de la placa por si alguien tiene mejor intuición.

DM830, DT830, M839B, M890B y similares

image  image

m830b-schematic-diagram

Es, por excelencia, el multímetro más barato de 3½ dígitos, basado en el chip ICL7106. Ahora, también es tan impreciso como popular. No obstante, podemos mejorarlo durante una temporada calibrándolo con la única resistencia regulable VR1 que por suerte también incluye.

UNI-T UT61E

Multímetro true-RMS con una resolución de 22000 counts (ó ~4½ dígitos) basado en el conversor analógico-digital de Cyrustek ES51922.
Su referencia VDC se ajusta con la resistencia ajustable multivuelta VR1.
Hay numerosos videos que ilustran el sencillo proceso, uno recomendable es el de un tal Martin, mjlorton: https://youtu.be/q9n0scdsung (en inglés).

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Otros trimpots (mejor no tocar si no es absolutamente necesario):

  • VR2 -  VAC
  • VR3 – Capacitance (300pF en vacío es ‘normal’ en las últimas versiones del UT61E con una input protection mejorada. "Tarar" sin miedo con el botón REL.)
  • VR4 – VAC (zero balancing)
  • CW1 y CW2 – linealidad VAC
  • CW3 – Frecuencia

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No le exijáis más de 2-3 counts de exactitud a este modelo (que no es poco para su resolución y precio) ya que sólo con volver a cerrarlo se me ha desviado 1 dígito. Nada más cambie un poco la temperatura seguro se desvía algunos más. Al menos en mi caso ha mejorado bastante ya que me llegó con 6 cuentas de desvío y ahora mide lo que debe±1dígito, ya veremos en invierno.


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