Multímetro con ojo mágico

Para los técnicos argentinos de los cuarentas y cincuentas no era fácil llegar a pagar el costo de un multímetro. Solamente unos pocos afortunados se hacían de uno de estos instrumentos. El mantenimiento de los receptores valvulares de AM se hacía con una lamparita de neón, algo totalmente imposible hoy, con las bajas tensiones que se utilizan. Un neón dispara en una tensión cercana a los 60 voltios. ¿Se imaginan tratando de verificar los 3V del microprocesador de una PC?

 Cuando la revista Chassis (Año I, Nº 4) publicó el circuito que estoy describiendo, muchos vieron incrementada su capacidad de poseer un taller bien instalado. Un ojo mágico era más barato que un instrumento de aguja y casi todos los bolsillos estaban suficientemente llenos como para  pensar en hacer uno y pegar el salto. Aquí les muestro el circuito completo; luego iremos viendo cómo funciona cada parte.

En ese entonces no había voltímetros digitales de tres y medio dígitos y 1 - 2 % de precisión por quince dólares, mucho menos capacímetros.

Es posible calibrar una o varias escalas alrededor de un potenciómetro de un megohmnio, como paso a explicar. El ojo mágico se cierra completamente cuando la grilla es 8 voltios negativa con respecto al cátodo. Así, por ejemplo, si coloco una fuente de tensión conocida de -16 V tendré que girar el potenciómetro hasta la mitad para cerrar completamente el ojo. Allí puedo hacer una marca que indique "16 V". De esta forma puedo completar una escala de bajo voltaje. Para medir tensiones mayores y para que las lecturas estén suficientemente espaciadas se intercala una resistencia en serie nueve veces mayor que el valor del potenciómetro, de forma que al ojo llegará una décima parte de la tensión presente en las puntas de medición. No importa cuánto mida el potenciómetro, pero el resistor debe ser nueve veces mayor que ese valor. De ser posible, conviene dibujar una segunda escala "x10". El resistor entra y sale del circuito abriendo la llave L2 o cerrándola, respectivamente. Así podemos tener dos escalas: una de 0 a 100 V y la otra de 0 a 1.000 V. El máximo de refinamiento se logra dibujando cuatro escalas, dos de ellas para corriente alterna. Las tensiones menores de 8 voltios no cierran completamente el ojo, pero sí hacen que la abertura varíe. Algunos aficionados tenían por costumbre hacer una escala transparente, que colocaban encima del indicador del ojo, provista de líneas que marcaban los lados de ciertos ángulos de abertura y la tensión con que lo lograban. El dibujo que sigue muestra esa escala para dos valores, pero el lector puede marcar tantas como le sea posible. El dibujo no fue hecho con un CAD, sino con Power Point. Carece de precisión, es solamente indicativo, pues el Power Point dibuja elipses y hay que aproximarlas a circunferencias "a ojo". Además, no marca el centro o los focos, por lo que las marcas no convergen hacia ese centro, sino que no coinciden.

El multímetro como puente de medida de resistores y capacitores.

En torno a una llave de un polo once posiciones se construye un puente de medida. Seis posiciones corresponden a la medición de resistencias y cinco a capacitores, numerando con "1" el patrón de menor valor. La precisión dependerá de la de los patrones utilizados en el circuito, de la estabilidad del potenciómetro de 5.000 ohmnios y de la precisión de los resistores de valores intermedios usados para dibujar cada escala. Una vez hecho esto, el valor se lee directamente de la escala correspondiente y resulta estar en donde se detiene la marca de la perilla que mueve el potenciómetro.

El circuito funciona muy simplemente. El puente es alimentado con tensión de la línea, mediante dos capacitores de 0,47 uF de muy buena aislación. Conviene usar capacitores para compensación de factor de potencia de 250 V 50-60 Hz (aislación de C.C. = 750 V, aproximadamente) o de 400 V 50-60 Hz (1.200 V C.C.) El patrón y el elemento a medir constituyen una rama del puente y el potenciómetro la otra. Cuando el puente no está en equilibrio fluye una corriente suficiente como para cerrar totalmente el ojo. Cuando equilibramos el puente moviendo el potenciómetro, esta corriente deja de fluir y el ojo se abre al máximo. La manera de trabajar es colocar la llave selectora en la banda más alta de valores y mover el potenciómetro hasta lograr la apertura máxima del ojo. Si no ocurre en la gama más alta, se pasa a la inmediata menor y así hasta obtener la apertura completa del ojo.

Gamas de medidas.

Resistencias:

Posición 1: 1 a 100 ohmnios.

Posición 2: 10 a 1.000 ohmnios.

Posición 3: 100 a 10.000 ohmnios.

Posición 4: 1.000 a 100.000 ohmnios.

Posición 5: 10.000 a 1.000.000 ohmnios.

Posición 6: 100.000 a 10.000.000 ohmnios.

Capacidades:

Posición 1: 10 pF a 1nF.

Posición 2: 100 pF a 10 nF.

Posición 3: 1 nF a 0,1 uF.

Posición 4: 10 nF a 1 uF.

Posición 5: 0,1 uF a 10 uF.

Como medidor de salida.

El circuito anterior muestra cómo usar un ojo mágico para apreciar el nivel de salida. Cuando se calibraba un receptor superheterodino se usaba un generador de radiofrecuencias modulado en amplitud con una nota de 440 Hz. Muchos técnicos hacían un ajuste grueso escuchando la señal demodulada en el parlante. Al principio se usaba una señal intensa y después se la iba bajando a fin de hacer más fina la audición. Este circuito permite aprovechar la gran sensibilidad del ojo mágico para ajustar más rápido y mejor.

En nuestro multímetro puede utilizarse la escala de 10 V de alterna y la máxima salida se logra en la posición más cerrada del ojo mágico.

Como indicador visual de distorsión en un amplificador.

Este circuito nos permite saber cuándo hay una sobrecarga en la grilla de control de una válvula de salida

El ángulo de sombra del ojo eléctrico varía de un máximo a un mínimo, pero en cuanto la grilla de control de la válvula de salida en push-pull recibe una sobrecarga ésta hace que el ojo mágico quede completamente abierto.

Como medidor de continuidad.

Una batería de 9 V y el ojo mágico hacen maravillas, su sensibilidad es tan grande, que más de una vez tendremos que accionar el potenciómetro para no obtener resultados falsos. Un cortocircuito cerrará completamente la sombra. Cualquier movimiento del ángulo de la sombra sin excitación indica una resistencia de pérdida. Esta puede ser tan alta que resulte despreciable en muchas aplicaciones, pero depende de lo que estemos analizando. Por ejemplo, nosotros desecharíamos una pérdida de 0,000 008 A en cualquier equipo que vaya a ser usado en condiciones normales por un ser humano. La corriente mínima que produce fibrilación cardíaca a flor de piel es de 0,08 A, diez mil veces mayor. En una operación a corazón abierto la fibrilación se produce con 0,000 008 A. Para 220 V la deja pasar una resistencia de 27.500.000 ohmnios. El circuito original usaba una voluminosa batería de 4,5 V que ya no se fabrica.

Para medir potencia en una etapa de salida.

Queremos saber qué potencia entrega la salida de una radio valvular. Desconectamos el parlante del transformador de salida y en su primario conectamos una resistencia de 10 W en paralelo, de un valor igual a la impedancia del transformador. Inyectamos una tensión senoidal de 1.000 Hz y llevamos la salida hasta que el ojo abra completamente. Luego medimos la tensión presente en el primario. Como corresponde a tensión de picos, debe multiplicarse por 0,707 para obtener el valor eficaz. Supongamos que es un tríodo 2A5 con 7.000 ohmnios y que medimos 186 V. El valor eficaz elevado al cuadrado y dividido por la impedancia, da la potencia, en este caso máxima en sobrecarga. (0,707 x 186)²/7.000 = 2,5 W.

Como ondámetro por absorción.

El circuito es más sensible que los más costosos aparatos dotados de instrumentos térmicos. El circuito actúa mediante el sistema de detección llamado "por curvatura de placa". A medida que aumenta la señal incidente en grilla también lo hace la corriente de placa. Cuando el circuito no está en resonancia, la pantalla se halla completamente iluminada. Al alcanzar la resonancia, la sombra se hace máxima; el ojo se abrirá totalmente. El resistor de cátodo permanece cortocircuitado por la llave L3 en las demás aplicaciones. El capacitor de sintonía debe tener una capacidad máxima de 140 pF y ser de muy bajas pérdidas. La tabla que sigue nos indica los datos constructivos de las bobinas.

Como probador de fugas en capacitores.

     Procedí a incluir el probador de fugas que publiqué con anterioridad (1) en este blog en el circuito original del multímetro publicado por Chassis  y que sirve para probar capacitores no electrolíticos.  

(1) Probador de aislación dieléctrica, barato y sencillo, 7 de diciembre de 2011.

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Hoy no se usan estos instrumentos, han sido reemplazados por circuitos más baratos y precisos. Sin embargo, no está de más saber de estas viejas técnicas. Son de una época en que la electrónica estaba hecha a escala humana y no sabemos cuándo podemos llegar a necesitar algo que se pueda construir con las manos.