¿Qué hace el dial multímetro internamente?

Todos los que han manejado un multímetro están familiarizados con estos diales. La posición del dial indica el rango máximo de la cantidad que se puede medir.

Pero, ¿por qué estamos obligados a ajustar el rango máximo nosotros mismos? ¿Qué sucede internamente en el multímetro cuando el dial se ajusta, digamos, de 20V a 200V? Si tenemos el dial en 20V, y el voltaje medido es de 50V, ¿por qué el medidor no puede proporcionar una medición? No tengo mucho conocimiento sobre el funcionamiento interno de un multímetro, pero entiendo que el voltaje se mide dejando que una cantidad infinitesimal de corriente atraviese el medidor y midiendo el campo magnético (algo así). Pero, ¿por qué los medidores no pueden ajustar su alcance ellos mismos?

EDIT: Sé que son metros escala automática, pero estoy interesado en saber por qué otros tienen que ser ajustado manualmente.

Esta imagen ( fuente ) debería decirle todo lo que necesita saber sobre cómo funciona. Hay contactos de limpiaparabrisas en el dial, que se muestran en la parte inferior, que se acoplan con almohadillas en la PCB del medidor.

Estas almohadillas están conectadas a diferentes tomas de un divisor de voltaje para dividir el voltaje o para pasar corriente a través de una derivación de corriente.

Internamente, el medidor solo puede medir voltajes de, digamos, -0.2V a + 0.2V. El interruptor de rango cambia el divisor de voltaje para preescalar el voltaje de entrada para estar dentro de ese rango, y en la mayoría de los medidores también enviará una señal a la pantalla LCD para indicarle dónde colocar el punto decimal.

En cuanto a por qué debe hacerlo usted mismo en lugar de que el medidor lo haga por usted: nada más y nada menos que el precio. Un medidor con rango automático es más costoso que uno que no lo hace debido a la necesidad de hardware adicional para detectar cuando está por encima del rango y realizar el cambio.

Un medidor analógico antiguo puede ser más fácil de entender (fuente http://fourier.eng.hmc.edu/e84/labs/lab1/node1.html ):

Dado que la desviación del medidor depende de la corriente que la pasa, y la relación deflexión / corriente no cambia, diferentes posiciones de contacto formarán diferentes divisores de voltaje o corriente para adaptar la escala. Nota: la resistencia de la bobina también es fija.

No es tan diferente con los medidores digitales, excepto que en lugar de una bobina que necesita una cierta corriente, tiene un convertidor analógico a digital (ADC) que necesita un cierto voltaje para la indicación de escala completa.

Si es un multímetro digital , funciona de manera diferente a uno analógico .

Los esquemas de uno análogo se muestran en la respuesta de Vangelo.

Los esquemas para uno digital se ven así:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Para las mediciones de voltaje, el dial seleccionará la relación del divisor de voltaje (como se muestra en los esquemas anteriores) y cambiará la posición del punto decimal en la pantalla.

Un voltímetro no mide ninguna corriente. Hay un ADC (convertidor analógico a digital, que es el dispositivo de medición real) en el interior, que compara el voltaje de entrada con un voltaje de referencia y proporciona el factor de la entrada a la referencia como salida digital.

Digamos que el voltaje de referencia es de 2V. Entonces, el voltaje de entrada máximo también es de 2V, porque esto sería del 100%. Si gira el dial al rango de entrada de 20V, está cambiando un divisor de voltaje a la entrada, de modo que reduce el voltaje de entrada en un factor de 10. Esto da como resultado solo 2V en el ADC con voltaje de entrada de 20V. El microcontrolador lo sabe y le muestra el valor real en la pantalla.

Los medidores de rango automático pueden elegir los diferentes divisores de voltaje cambiando los relés. Esto requiere piezas adicionales y, por lo tanto, algunos medidores solo tienen que configurarlo manualmente y así reducir el costo.

En la forma más simple, el dial conmuta resistencias adecuadas entre las sondas y la bobina del medidor para que se puedan medir múltiples rangos de voltajes y corrientes con un solo medidor.

Si intenta medir 40V en un rango de 20V, entonces el medidor tendría que ir a una lectura del 200% porque hay dos veces la corriente que necesita para mostrar una lectura del 100%. La bobina no puede mover el medidor físicamente y la bobina podría arder debido al exceso de corriente que fluye a menos que haya componentes de protección que lo limiten.

El medidor no sabe cuánto voltaje está a punto de medir y no tiene componentes activos para detectar o cambiar el rango automáticamente.