Caso práctico: Medir corriente con resistor shunt

Contexto, topología y plan de medición

• Escenario: Caso práctico: Medir corriente con resistor shunt.
• Objetivo: Obtener la corriente de una carga sin abrir el circuito, midiendo solo la tensión en el shunt.
• Topología (resumen): Fuente DC → R1 (carga) → RSH (shunt low‑side) → GND.
• Mediciones (resumen): Medir V_SH entre VSH+ y VSH− con el multímetro en V DC y calcular I_LOAD = V_SH / RSH.

Materiales

• 1× F1: Fuente de alimentación DC regulada de 5 V
• 1× R1: Resistor de carga 47 Ω, 2 W (o una carga equivalente de ~50 Ω)
• 1× RSH: Resistor shunt 0.1 Ω, 1 W, tolerancia 1%
• 1× DMM: Multímetro digital (con rango de mV DC)
• Cables y protoboard o regleta de conexiones

Guía de conexionado

• Conecta el terminal positivo de F1 (+5 V) al extremo superior de R1 (carga).
• Conecta el extremo inferior de R1 al extremo superior de RSH.
• Conecta el extremo inferior de RSH a GND de F1.
• No insertes el DMM en serie; para este método el DMM se usa en modo voltímetro.
• Puntos de medida:
• VSH+: punto en el nodo entre R1 y RSH (lado superior de RSH).
• VSH−: punto en el nodo inferior de RSH (hacia GND).
• Coloca la punta roja del DMM en VSH+ y la punta negra en VSH− para medir V_SH (tensión en el shunt). A partir de V_SH, calcula I_LOAD = V_SH / RSH.

Esquemático

                   F1: Fuente DC +5 V
                        +5 V
                         │
                         │
                        ┌┴┐
                        │ │         R1 = 47 Ω (carga)
                        │ │
                        └┬┘
                         │
                         ├─● VSH+
                         │
                        ┌┴┐
                        │ │         RSH = 0.1 Ω (shunt, 1%)
                        │ │
                        └┬┘
                         │
                         ├─● VSH−
                         │
                        GND

Mediciones y pruebas

• Preparación:

  • Ajusta F1 a 5.0 V y verifica su polaridad.
  • Pon el DMM en V DC con resolución de milivoltios.
  • Comprueba conexiones: F1 → R1 → RSH → GND, sin cortocircuitos.

• Medir V_SH (tensión en el shunt):

  • Coloca la punta roja del DMM en ● VSH+ y la punta negra en ● VSH−.
  • Lee V_SH. Esta es la caída de tensión en RSH.

• Calcular I_LOAD (corriente por la carga):

  • I_LOAD es la corriente que atraviesa R1 (y RSH, porque están en serie).
  • Usa I_LOAD = V_SH / RSH. Ejemplo: si V_SH = 10.6 mV y RSH = 0.1 Ω, I_LOAD ≈ 0.106 A (106 mA).

• Comprobación de coherencia (estimación teórica):

  • Corriente ideal aproximada: I ≈ 5 V / (R1 + RSH) = 5 / (47 + 0.1) ≈ 106 mA.
  • Caída esperada en el shunt: V_SH ≈ I × RSH ≈ 106 mA × 0.1 Ω ≈ 10.6 mV.
  • Compara con tu medición. Deben ser valores muy próximos.

• Verificar potencia disipada:

  • En el shunt: P_SH = I_LOAD² × RSH. Con 106 mA: P_SH ≈ (0.106)² × 0.1 ≈ 1.1 mW (muy por debajo de 1 W).
  • En la carga: P_R1 = I_LOAD² × R1 ≈ (0.106)² × 47 ≈ 0.53 W. Asegúrate de que R1 sea de 2 W para ir sobrado y no calentarlo en exceso.

• Resolución y precisión:

  • V_SH está en el orden de 10 mV; usa un DMM que lea mV con al menos 1 mV de resolución.
  • El error de I_LOAD dependerá de la tolerancia de RSH (1%) y de la precisión del DMM en el rango de mV.

Errores comunes

• Elegir un RSH demasiado alto: incrementa la caída de tensión y afecta el funcionamiento de la carga.
• Medir V_SH con el DMM en el rango incorrecto (por ejemplo, AC en lugar de DC) o con puntas invertidas sin anotarlo.
• Conectar mal los puntos de medida: VSH+ debe ser el lado superior del shunt (hacia la carga) y VSH− el lado inferior (hacia GND).
• Insertar el DMM en modo corriente en paralelo al shunt: provoca cortocircuito del shunt y puede dañar el fusible del DMM.

Seguridad y buenas prácticas

• Verifica que la potencia disipada en R1 y RSH esté dentro de su especificación para evitar sobrecalentamiento.
• Si el circuito alimenta cargas sensibles, confirma que la caída en RSH no perjudique su funcionamiento.
• Evita tocar el circuito cuando esté alimentado; desconecta la fuente al reconfigurar conexiones.

Mejoras y siguientes pasos

• Usar medición Kelvin (4 hilos) en RSH para eliminar el error de los cables de medida cuando V_SH es muy pequeña.
• Amplificar V_SH con un amplificador de instrumentación para mejorar resolución en corrientes muy bajas.
• Topología high‑side: colocar el shunt en el lado positivo con un amplificador dedicado si necesitas referencia a tierra limpia en GND.

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Carlos Núñez Zorrilla

Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

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