Como hacer una SONDA de alta tensión para polímetro

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ÍNDICE

1. El problema a resolver y Advertencia de seguridad
2. La idea: Dibujo explicativo (Divisor de tensión)
3. Prestaciones de nuestra sonda: x10 (Hasta 10.000 voltios)
4. Dibujo práctico de la sonda de alta tensión
5. Lista de materiales
6. Montaje
    6.1. Ristra de resistencias
    6.2. Fijamos en el PCB las entradas de la sonda
    6.3. Fijamos en el PCB las salidas de la sonda, hacia el polímetro
    6.4. Cerramos y sellamos el estuche
7. Modo de uso, ejemplo de medición
8. El Vídeo

9. Otros proyectos que te pueden interesar
10. Toda mi colección de vídeos de Youtube

1. El problema a resolver y Advertencia de seguridad

Normalmente nos desenvolvemos bien con nuestros polímetros para medir tensiones, ya sean continuas o alternas. Es raro necesitar medir tensiones por encima de los 400 voltios.

Pero tarde o temprano nos sale un circuito o aplicación en donde tenemos varios miles de voltios, y no hay forma de medir esa tensión con un polímetro ya que el fabricante del mismo indica que la tensión máxima a medir es de 1000 voltios (a veces incluso menos: 750 voltios). En realidad, un polímetro tiene un margen de seguridad y no sólo es capaz de medir más de 1.000 voltios, sino que los dígitos expresan correctamente esa tensión superior (por ejemplo, 1.100 voltios), pero no conviene abusar de este margen. No sabemos a partir de qué tensión nuestro polímetro hará "PLAFF" y se apagará para siempre...

Fig 1. Ya puede valer el polímetro 500€, no medirá más de 1000 voltios...

No sirve de nada recurrir a polímetros de alta gama, o altísima gama: Todos tienen el límite de 1000 voltios. ¿Cómo medir, por ejemplo, una tensión de 1.400 voltios como la que entrega el circuito del matamoscas eléctrico?

Ese será el motivo de este proyecto: Una sonda de alta tensión, un dispositivo acoplado a las puntas de prueba del polímetro que nos permitirá

medir tensiones muy por encima de esos 1000 voltios

La ADVERTENCIA DE SEGURIDAD es que cuando hablo de "alta tensión" me refiero a alta tensión de baja energía, no letal, como la que entrega ese circuito del matamoscas, o un ozonizador, o el típico multiplicador de voltaje basado en una cascada de condensadores y diodos, y otros circuitos similares.

QUEDA EXCLUIDO el uso de esta sonda de alta tensión para aplicaciones de alta tensión de alta potencia (letal) como es el caso de los hornos basados en microondas y no digamos ya las lineas de distribución de energía eléctrica de alta tensión. PARA NADA RECOMIENDO MEDIR NI TRASTEAR CON ESAS TENSIONES.

2. La idea. Dibujo explicativo. Divisor de tensión

Fig 2. Medición de tensión normal (arriba) y con sonda (abajo)

En la parte superior de la figura 2 vemos en qué consiste una medición normal de voltaje con un polímetro. La elevada resistencia interna del polímetro evita un cortocircuito al poner las puntas de prueba en la tensión a medir. Por el interior del polímetro pasará una reducida corriente. Y mediante la Ley de Ohm, el polímetro está calibrado para calcular a qué voltaje corresponde esa corriente.

Mas abajo en esta misma figura 2, vamos a hacer una trampa: Ponemos una resistencia muy elevada en los puntos que tienen la alta tensión a medir. En realidad no es una resistencia, sino diez resistencias en serie, formando un divisor de tensión. En cada una de esas resistencias se repartirá la tensión de forma proporcional a su resistencia.

Como todas las resistencias tienen el mismo valor (10 Megaohmios) y son diez resistencias, los cálculos son redondos y sencillos:  Cada resistencia tendrá una tensión igual a la décima parte de la tensión aplicada. Según la figura, aplicamos 1000 voltios, así que en cada resistencia habrán 100 voltios. 

Las puntas de prueba del polímetro se ponen sobre una de las resistencias, concretamente sobre la denominada como R10 en el esquema de la fig.2

Cuando hagamos una medida con esta sonda sólo tendremos que multiplicar por 10 (añadir un cero a la derecha) a la lectura que nos dé el polímetro para saber cuál es la tensión real. Fácil.

Nota: Nos viene bien usar diez resistencias para este montaje, no sólo por el hecho de que calcular la tensión total será sencillo (multiplicar x10), también está el hecho de que si hiciéramos la sonda con sólo dos resistencias, al ser un montaje mas corto, existiría la posibilidad de que se generen arcos voltaicos debido a la proximidad de los extremos de ese divisor de tensión. Además, en el mercado no hay resistencias de más de 10 Megaohm, hay que usar diez resistencias forzosamente...



3. Prestaciones de nuestra sonda: x10 (Hasta 10.000 voltios)

Tal y como está dimensionado el divisor de tensión y el punto de conexión del polímetro, podremos medir una tensión 10 veces mayor que la que aguanta el polímetro, esto es: Hasta 10.000 voltios.

Fig 3. Midiendo con la sonda. 1350 voltios (135 x10) de una raqueta matamoscas

Es posible hacer una sonda para más de 10.000 voltios añadiendo más resistencias a la ristra. Por ejemplo, con 30 resistencias de 10 megaohmios en serie y conectando el polímetro en lo que sería R30 (la última resistencia de la ristra), llegaríamos a medir hasta 30.000 voltios.

4. Dibujo práctico de la sonda de alta tensión

Fig 4. Croquis de la sonda de alta tensión

Según el dibujo anterior, la sonda está ubicada en el interior de un estuche o caja (yo he utilizado un viejo estuche de un juego de destornilladores de relojería). Las resistencias van insertadas en una madera (habrá que hacer taladros de 1 mm aproximadamente en esa madera para insertar los terminales de esas resistencias). Soldamos las resistencias por la parte de abajo de la madera. Como las resistencias deben ir en serie pero están dispuestas paralelamente, las conectamos en zig-zag.

En un extremo de la ristra de resistencias (E+) soldamos un cable que será una de las puntas de medida de la sonda. En el otro extremo de la ristra de resistencias (E-) soldamos otro cable que será la segunda punta de medida de la sonda.

Ponemos dos pinzas de polímetro pegadas en el suelo de la caja y conectamos cada borne de la última resistencia (R10) a cada una de las pinzas.

5. Lista de materiales

Fig 5. Materiales para hacer la sonda

Proyecto sencillo y barato.

Necesitamos:

- Una cajita de material aislante que servirá como envoltura de la sonda, para encerrar en su interior la ristra de resistencias y hacer las conexiones. No es necesario que sea hermética. El circuito de alta tensión que vayamos a medir tampoco será hermético. ¿Porqué ha de serlo la sonda?. Eso sí, lo sellaremos en lo posible para evitarle humedad, polvo, etc y no lo usaremos en sitios húmedos.

- 10 resistencias de 1/2W ó 1W de 10 megaohms (marrón, negro, azul). No es que vaya a circular por ellas esa potencia, pero cuanto más grandes, mas difícil será que se produzca un arco voltaico en su interior.

- Un pequeño trozo de madera para fijar las resistencias

- Dos trozos de cable, uno rojo y otro negro, a ser posible de aislante silicona, del que se usa para alta tensión, como el cable que llevan los TV de tubo que manejan hasta 45.000 voltios.

- Dos pinzas de cocodrilo tamaño mediano, roja y negra

- Dos pinzas universales para polímetro, una roja otra negra.

- Estaño para soldar y pegamento

6. Montaje

6.1. Ristra de resistencias

En la madera colocamos las resistencias y las soldamos por la parte opuesta, para eso hay que hacer en la madera 20 taladros de 1 mm de diámetro aproximadamente. Este montaje dispone a las resistencias en zig-zag en vez de longitudinalmente con el fin de ocupar mucho menos espacio. Es conveniente marcar con rotulador las distancias entre resistencias para marcar la posición de esos taladros:

Fig 6. Madera marcada para determinar la posición de las diez resistencias

No hay que preocuparse de la formación de arcos eléctricos. La mayor tensión a la que será sometida cada resistencia será de 1.000 voltios, y esa tensión no genera un arco ni de tan sólo 2 mm.

En cuanto a la mayor tensión que aguantará el conjunto de resistencias, de unos 10.000 voltios, esa tensión no puede crear un arco de 70-80 mm que será la separación entre la primera y la última de las resistencias

Las diez resistencias quedan así (lado resistencias, lado soldaduras)

Fig 7. Resistencias en la madera. Lado resistencias / lado soldaduras

6.2. Fijamos en el PCB las entradas

La tensión que vamos a medir tiene que entrar a la sonda a los puntos E+ y E- según la figura 4. Pondremos un cable a cada uno de estos puntos. Es preferible que estos cables sean de aislante a base de silicona, indicados para alta tensión, para mayor aislamiento.

Fig 8. Puntas de prueba con pinzas de cocodrilo

En el extremo exterior de los cables soldaremos pinzas de cocodrilo para aplicarlas al punto a medir. Cuando vayamos a hacer una medición con la sonda, no recomiendo sujetar las puntas de prueba con la mano por muy aisladas que estén. Mejor con pinzas de cocodrilo.

6.3. Fijamos en el PCB las salidas, hacia el polímetro

En lugar de poner cables en la sonda para llevarlos hacia el polímetro, voy a adoptar una solución creo que sencilla a la vez que poco engorrosa: La sonda sólo tendrá dos cables: Los dos para medir que acabamos de ver en el punto anterior 6.2. ¿Cómo conectamos pues, la sonda al polímetro?

Vamos a poner en la caja dos pinzas de cocodrilo de las utilizadas para puntas de prueba de polímetro. Ya sabéis que la punta del polímetro se "enchufa" en esas pinzas. Son universales y valen para cualquier polímetro. Las fijaremos a la caja (soldadas, pegadas), y conectaremos cada pinza, una a S+ y otra a E- según el esquema de la figura 4.

Con esto, podremos conectar y desconectar el polímetro a la sonda rápida y fácilmente. Además, la sonda será menos engorrosa: Dos cables menos colgando...

Fig  9. Conexión del polímetro a la sonda

No hay que preocuparse por los arcos voltaicos entre las dos pinzas. Recuerda que entre extremos de R10 (donde se conecta el polímetro) aunque estés aplicando a la sonda 10.000 voltios, como mucho habrán 1000 voltios, y esa tensión no puede generar arcos ni de 2 mm. Desde el punto de vista del aislamiento eléctrico basta con que separes las pinzas unos 10 mm. Pero mejor si lo haces a 30 mm o más.

6.4. Cerramos el estuche

Una vez hecho lo anterior, cerramos la caja, procurando dejarla lo más estanca o hermética posible.

7. Modo de uso, ejemplo de medición

Para medir de forma segura, sin sobresaltos ni averías, procederemos siempre en este orden:

1. EQUIPO A MEDIR APAGADO y descargados los condensadores si los hubiera

2. Seleccionamos la escala mayor del polímetro que será la de 1000 voltios.

3. Aplicamos las puntas de prueba de la sonda al punto a medir. Recuerdo: Equipo APAGADO. Si nos equivocamos en la polaridad no tiene importancia: El polímetro mostrará el signo (-) menos indicando que la polaridad es opuesta.

4. Con las manos fuera del circuito y la sonda, y en lugar seguro, conectamos el equipo o dispositivo a medir. Hacemos la lectura. Multiplicar x10 el valor leído para obtener el valor real de tensión.

4. DESCONECTAMOS el circuito y, si procede, descargamos cualquier condensador que pueda estar cargado

5. Retiramos las puntas de prueba de la sonda.

Es importante seguir rigurosamente este orden. Aunque las altas tensiones que vamos a medir no son letales, sí son bastante desagradables y en ocasiones y circunstancias pueden ser peligrosas.



7. El Vídeo

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9. Otros vídeos que te pueden interesar:

Este capítulo del TEB (Tutorial de Electrónica Básica) cuenta, paso a paso, como utilizar un polímetro para hacer las muchas mediciones que pueden hacerse, previniendo las malas prácticas y errores más comunes, con ejemplos prácticos en cada medida.

Recientemente tuve que adquirir un nuevo polímetro para sustituir a uno que, después de 24 años de servicio, se rompió de forma definitiva. Aquí tenéis un UnBoxing de ese nuevo polímetro (PROMAX PD-351) que tiene bastantes prestaciones incluyendo conexión vía bluetooth con dispositivos móviles.

10. Toda mi colección de vídeos de Youtube

En Youtube, una "lista de reproducción" es una colección de vídeos, normalmente de una misma temática. A continuación tienes mis listas de reproducción:

Vídeos de TECNOLOGÍA Y EXPERIMENTOS

Vídeos de TUTORIALES

Vídeos de la colección de CIRCUITOS ÚTILES

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