¿Por qué un multímetro pone más voltaje para medir una resistencia menor?

Noté este comportamiento en dos multímetros diferentes (diferentes modelos y marcas también). Al principio no puse un multímetro en el camino para medir cuánto voltaje cambió para las diferentes escalas del medidor: me di cuenta de eso usando mi propia lengua (demonios, sí). Para los dos multímetros que poseo, definitivamente podía sentir que el hormigueo se hacía más fuerte cuando la escala era más pequeña.

Entonces: intenté medir el voltaje aplicado a las sondas de un multímetro en varios niveles de lectura de escala de resistencia, usando el segundo multímetro para leer voltios. Estoy bastante impresionado por los resultados.

Esto es lo que leí. En el lado izquierdo está la configuración de escala multímetro "medida", a la derecha el voltaje que leí:

200Ω -> 2,96V
2kΩ -> 2,95V
20kΩ -> 2,93V
200kΩ -> 2,69V
2MΩ -> 1,48V (¡qué caída!)

Si cambio los medidores, las cosas me resultan aún más confusas:

200Ω -> 2,71V
2kΩ -> 2,69V
20kΩ -> 0,35V (!!)
200kΩ -> 0,32V
2MΩ -> 0,18V

¿Puede alguien aclarar por qué sucede esto? Esperaría que se aplicara un voltaje más alto para medir una mayor resistencia. Justo antes de presionar "Publicar" elegí medir la corriente también, para diferentes niveles de ohmímetro. Adivina qué: definitivamente esos también cayeron, pero no con la misma relación que el voltaje. Estoy confundido como diablos. ¡Gracias!

— Dakatine
fuente

Deje de

— jippie

Conecte una resistencia conocida (en rango) al medidor y vea cómo cambia el voltaje con ellos.

— jippie

@jippie gracias amigo :) pero sabiendo que mis medidores están alimentados por una batería de 9V, estaba muy consciente de que no podía pasar nada malo.

— Dakatine

Creo que resolví el mejor ejemplo en mi respuesta editada.

— jippie

Por favor, no use su cuerpo como multímetro, la gente realmente murió por eso ( darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html ), esto también fue solo 9V ... Alternativamente, podría usar un LED, con o sin resistencia. De todos modos sigue siendo mejor quemar el LED que tú ...

— magu_

Creo que la caída de voltaje en su ejemplo superior es causada por la impedancia de entrada del voltímetro (probablemente alrededor de 10M) que lentamente entra en el rango del ohmímetro.
Para el rango de 20k y más, nuevamente es el problema de la impedancia de entrada del voltímetro. Creo que el rango de 200Ω está relacionado con la medición de diodos que requiere una fuente de corriente similar a un voltaje relativamente alto. Eso deja el rango de 2kΩ que probablemente se implemente de manera rentable en función de la fuente actual para el rango de 200Ω.

Solo con el diagrama de circuito la respuesta puede ser 100% segura.

Su multímetro intentará medir ohmios enviando una corriente conocida / establecida a través de la resistencia conectada. Esta corriente establecida varía con el rango en el que se encuentra su medidor. Sin embargo, su multímetro no tiene una fuente de corriente ideal a bordo, sino que intenta implementar una fuente de corriente del voltaje de la batería y un par de semiconductores, por lo tanto, el voltaje de la abrazadera abierta nunca aumentará más allá del voltaje de la batería.

No estoy seguro de por qué el voltaje cae tanto para los rangos más altos, esto tendrá que ver con la forma en que se construye la fuente de corriente. Observe que el voltaje 'alto' no es útil (cuarta columna a continuación) cuando se da cuenta de que el producto de la corriente de medición de tiempos de rango es mucho más bajo que el voltaje de la abrazadera abierta (segunda columna).

Observe también que el voltaje medido en el rango de resistencia más bajo es idéntico al voltaje utilizado para las mediciones de diodos para los tres medidores. Para la medición de diodos, desea un voltaje relativamente alto para probar la caída de voltaje relativamente alta a través de un diodo. En ese caso, todavía usa una corriente constante, pero ya no le interesa la resistencia en lugar del voltaje medido real. Inútil construir dos fuentes de corriente separadas para más o menos la misma corriente. Por otro lado, es más fácil construir una fuente de corriente precisa si se permite una mayor caída de voltaje a través de la fuente de corriente y no necesita el voltaje de todos modos (cuarta columna).

A continuación se muestran los resultados de mis medidores. Para dos de tres, la impedancia de entrada del voltímetro (10MΩ) fue menor que el rango del ohmímetro, por lo que omití ese valor. Las columnas son las siguientes:

rango
abra la tensión de la abrazadera
corriente de medición
voltaje máximo requerido para la medición (rango × corriente), observe cómo ese voltaje es razonablemente constante.

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA \\ 500 Ω & \Rightarrow & 3.25 V & \Rightarrow & 785 µA & \Rightarrow & 500 Ω \times 785 µA = 400 mV \\ 5 kΩ & \Rightarrow & 1.19 V & \Rightarrow & 91.5 µA & \Rightarrow & 5 kΩ \times 91.5 µA = 460 mV \\ 50 kΩ & \Rightarrow & 1.18 V^{*)} & \Rightarrow & 11.5 µA & \Rightarrow & 50 kΩ \times 11.5 µA = 575 mV \\ 500 kΩ & \Rightarrow & 1.09 V^{*)} & \Rightarrow & 1.1 µA & \Rightarrow & 500 kΩ \times 1.1 µA = 550 mV \\ 5 MΩ & \Rightarrow & 614 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.1 µA (last digit) \\ 50 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & ? \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA}\\ 500Ω &\Rightarrow& 3.25\text{V} &\Rightarrow& 785\text{µA} &\Rightarrow& 500Ω × 785\text{µA} = 400\text{mV}\\ 5\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.19\text{V} &\Rightarrow& 91.5\text{µA} &\Rightarrow& 5\text{kΩ} × 91.5\text{µA} = 460\text{mV}\\ 50\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.18\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 11.5\text{µA} &\Rightarrow& 50\text{kΩ} × 11.5\text{µA} = 575\text{mV}\\ 500\text{kΩ} &\Rightarrow& 1.09\text{V} ^{*)} &\Rightarrow& 1.1\text{µA} &\Rightarrow& 500\text{kΩ} × 1.1\text{µA} = 550\text{mV}\\ 5\text{MΩ} &\Rightarrow& 614\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.1\text{µA} \text{(last digit)}\\ 50\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& ?\\ \end{array}$

*) El voltaje de la abrazadera abierta para rangos> 5kΩ probablemente estará influenciado por la impedancia de entrada de 10MΩ del voltímetro. Probablemente todos deberían leer 1.20V.

SBC811 (batería de 3V)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 1.36 V & \Rightarrow & 517 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 517 µA = 103 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 85.4 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 85.4 µA = 171 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 645 mV & \Rightarrow & 21.7 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 21.7 µA = 434 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 637 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 3.71 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 3.71 µA = 742 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 563 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.44 µA & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.44 µA = 880 mV \\ 20 MΩ & \Rightarrow & ?^{*)} & \Rightarrow & 0.09 µA (last digit) \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA}\\ 200Ω &\Rightarrow& 1.36\text{V} &\Rightarrow& 517\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 517\text{µA} = 103\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 85.4\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 85.4\text{µA} = 171\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 645\text{mV} &\Rightarrow& 21.7\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 21.7\text{µA} = 434\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 637\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 3.71\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 3.71\text{µA} = 742\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 563\text{mV} ^{*)}&\Rightarrow& 0.44\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.44\text{µA} = 880\text{mV}\\ 20\text{MΩ} &\Rightarrow& ? ^{*)} &\Rightarrow& 0.09\text{µA} \text{(last digit)}\\ \end{array}$

*) El voltaje de la abrazadera abierta para rangos> 2kΩ probablemente estará influenciado por la impedancia de entrada de 10MΩ del voltímetro. Probablemente todos deberían leer 645mV.

DT-830B (batería de 9V)

\begin{matrix} range & \Rightarrow & open clamp voltage & \Rightarrow & constant current & \Rightarrow & full scale voltage \\ diode & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA \\ 200 Ω & \Rightarrow & 2.63 V & \Rightarrow & 1123 µA & \Rightarrow & 200 Ω \times 1123 µA = 224 mV \\ 2 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 70 µA & \Rightarrow & 2 kΩ \times 70 µA = 140 mV \\ 20 kΩ & \Rightarrow & 299 mV & \Rightarrow & 23.0 µA & \Rightarrow & 20 kΩ \times 23.0 µA = 460 mV \\ 200 kΩ & \Rightarrow & 297 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 2.95 µA & \Rightarrow & 200 kΩ \times 2.95 µA = 590 mV \\ 2 MΩ & \Rightarrow & 275 {mV}^{*)} & \Rightarrow & 0.35 µA (near scale low end) & \Rightarrow & 2 MΩ \times 0.35 µA = 700 mV \end{matrix}

$\begin{array}\\ \text{range} &\Rightarrow& \text{open clamp voltage} &\Rightarrow& \text{constant current} &\Rightarrow& \text{full scale voltage}\\ \hline\\ \text{diode} &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} \\ 200Ω &\Rightarrow& 2.63\text{V} &\Rightarrow& 1123\text{µA} &\Rightarrow& 200Ω × 1123\text{µA} = 224\text{mV}\\ 2\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 70\text{µA} &\Rightarrow& 2\text{kΩ} × 70\text{µA} = 140\text{mV}\\ 20\text{kΩ} &\Rightarrow& 299\text{mV} &\Rightarrow& 23.0\text{µA} &\Rightarrow& 20\text{kΩ} × 23.0\text{µA} = 460\text{mV}\\ 200\text{kΩ} &\Rightarrow& 297\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 2.95\text{µA} &\Rightarrow& 200\text{kΩ} × 2.95\text{µA} = 590\text{mV}\\ 2\text{MΩ} &\Rightarrow& 275\text{mV} ^{*)} &\Rightarrow& 0.35\text{µA} \text{(near scale low end)} &\Rightarrow& 2\text{MΩ} × 0.35\text{µA} = 700\text{mV}\\ \end{array}$

*) El voltaje de la abrazadera abierta para rangos> 20kΩ probablemente estará influenciado por la impedancia de entrada de 10MΩ del voltímetro. Probablemente todos deberían leer 300mV.

— revs jippie
fuente

Gracias por su explicación, esto es informativo en general, pero aún no tengo idea de por qué está cayendo el voltaje. ¿Puedes experimentar lo mismo con los tuyos?

— Dakatine

Agregué más detalles y creo que el aviso de medición de diodos es interesante.

— jippie

Gracias por probar con sus medidores, @jippie. Me estoy acercando a entender. Algunos pensamientos: * El voltaje también está cayendo para usted, y hay algunos "saltos" grandes entre algunos de los rangos, mientras que la caída es pequeña en otros. Aún así, siempre baja o es igual, nunca sube. * En realidad, su última columna es "razonablemente constante" solo para su primer medidor. Puedo ver grandes variaciones para los demás, especialmente el segundo. * Lo más importante: no puedo entender esa última columna. "Tensión máxima requerida para la medición". ¿Por qué 224mV es el máximo para medir 200 ohmios y 130mV para 2kohm?

— Dakatine

Porque la corriente utilizada para la medición es constante.

— jippie

Creo que la mejor explicación parcial para su 'problema' está en cursiva.

— jippie

Una buena forma "lineal" de medir la resistencia es alimentar una cantidad conocida de corriente a través de la resistencia y medir el voltaje. Dado que el voltaje será proporcional a la resistencia, un medidor cuya lectura es proporcional al voltaje leerá un valor proporcional a la resistencia.

Debido a que las resistencias varían en muchos órdenes de magnitud, no hay una cantidad única de corriente que funcione de manera óptima para medir todas las resistencias. Una corriente de un microamperio causaría que una resistencia de 1M bajara un voltio, pero haría que una resistencia de un ohmio solo bajara un microvoltio. Un medidor con una sola fuente de corriente que estaba limitada a 2 voltios y cuya lectura de voltaje en el rango más fino solo era precisa a un microvoltio, no podría medir resistencias mayores de 2 megas, y solo podría medir resistencias pequeñas precisas al ohmio más cercano . Si en lugar de usar una sola fuente de corriente de 1uA, un medidor usara una fuente de corriente de 0.1uA y una fuente de corriente de 100uA, entonces la fuente de corriente más pequeña podría medir resistencias de hasta 20 megas,

— Super gato
fuente