INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
Tipos de instrumentos de medidas de grandezas elétricas
· De medição de grandezas
variáveis no tempo, isto é, de sinais elétricos, como é caso do osciloscópio.
Voltímetro
·
Função: Utilizado para medir tensão
elétrica;
·
Características: Possui alta
impedância de entrada (idealmente infinita), e baixa corrente
de entrada (idealmente 0)
·
Na escala de AC mede tensão eficaz (
ou RMS); na escala de DC mede tensão média;
·
Leitura:
deve ser conectado em paralelo com o elemento onde se deseja
medir a tensão elétrica (ou DDP);
·
Cuidados:
Antes de efetuar a leitura, selecionar o tipo de tensão (AC ou DC), e
selecionar a maior escala de tensão;
·
Tipos:
Analógico e Digital.
Fig. Ilustração da forma de onda de rede comercial de "110V"
O voltímetro é instrumento de medida que lê tensão RMS em AC, e tensão média de DC.
É dotado
de duas pontas de prova de acesso ao exterior, através das quais se pode medir
a tensão aos terminais de uma fonte de tensão constate, entre dois quaisquer
pontos de um circuito elétrico, ou ainda entre qualquer ponto e a referencia.
A
ligação de um voltímetro ao circuito em paralelo. O mesmo é dizer que durante a
medição o instrumento constitui um caminho aparelho no funcionamento do
circuito.
No passado todos os voltímetro se eram tipo Analógicos. Nos aparelhos desse tipo, a amplitude da tensão é indicada através da posição de um ponteiro sobre uma escala graduada, cuja seleção condiz com amplitude prevista para a tensão. Atualmente existem uma grande variedade de voltímetro Analógicos e Digitais, sendo em geral uma das múltiplas funções disponibilidade pelo multímetro.
Exemplos de aplicação:
Fig. Conexão do voltímetro a um circuito experimental.
A ilustração a seguir
mostra um circuito em duas situações. A é antes B é depois de se ligar a um voltímetro:
Observe que para uma
medida de diferenças de potencial tensão entre dois pontos ( terminais dos
resistor R na ilustração) o circo itinerante não precisa ser interrompido, o
voltímetro é conectado em paralelo.
Para que a inclusão
do voltímetro não altere substancialmente o valor da resistência do trecho
sobre medida é preciso que resistência própria interna do medidor seja, a
mais alta possível em outra palavras a intensidade de corrente através do
voltímetro deve ser mínima.
Um bom voltímetro tem a resistência interna praticamente
infinita.
Definições
importante:
·
DC é
a designação para definir Direct Corrent ou corrente contínua. A
corrente contínua (CC ou DC) é aquela que através do condutor ou de
um circuito só sentido. Isso se deve pelo fato de que a tensão (pilhas,
baterias, ...) manterem a mesma polaridade de tensão de saída.
· AC é
a designação utilizada para alternativa Corrent ou Corrente Alternada. Uma
tensão alternada altera a polaridade constantemente como o tempo.
Consequentemente a corrente também muda o sentido periodicamente. A linha de
tensão usada na maioria das residências é de tensão alternada.
· HERT é
uma medida de frequência, ou n ciclo por segundos: frequência pode
estar contida em circuito elétrico como em ondas sonoras e em
algumas vezes em ambos. Por exemplo se um sinal elétricos em um circuito de um
alto falante está oscilando a frequência de mil ciclos por segundo
(1000 Hz ou 1 KHz), o alto falante irá ressonar 1 KHz produzindo uma onda
sonora de 1 KHz. A faixa de capacidade auditiva de um ser humano é em
média de 20 Hz 20 KHz.
· Valor de pico (Vp) é
o valor máximo que a onda atinge (pode ser positivo ou negativo).
· Valor de pico á pico (Vpp) é
diferença entre o máximo e o mínimo que a onda atinge;
· VALOR EFICAZ (RMS) (Roolt
Mean Square): Valor EFICAZ ou RMS é o valor indicado pelo voltímetro quando a
escala é utilizada CA. O valor RMS de ondas senoidal é definido como tensão CC
que produz a mesma quantidade de calorias que onda senoidal;
· VALOR MÉDIO:
O calor médio indicada em um voltímetro quando a escala CC. Valor médio de um
onda senoidal ao longo de um ciclo é zero. Isto porque cada valor primeira
metade do ciclo, tem um valor igual de sinal contrário na segunda metade do
ciclo.
Ohmímetro
· Função: utilizada para medir
resistência elétrica;
· Leitura: deve
ser conectado em paralelo com o resistor o qual se deseja – se medir
a resistência, porém esta resistência deve ser descontado do circuito
para efetuar a medição;
· Tipos: Analógicos e Digital
É importante para
você ter uma idéia clara como ohmímetro conectado ao circuito
sob inspeção
A ilustração a seguir
mostra o circuito em duas situações. A antes de B depois de se ligar ohmímetro:
O ohmímetro não deve
ser usado com circuito conectado a fonte de alimentação. Ele não funciona
da mesma forma que voltímetro é amperímetro. Esses dois usam a fonte de
alimentação do circuito para suas leituras; ohmímetro não ele tem sua própria
fonte de tensão.
Além disso, o
componente cuja resistência está sob medição deve ser retirado do circuito. Na
ilustração, o resistor R1 foi retirado para uma perfeita medição de valor sua
resistência. Na prática não é necessário dessoldar os dois terminais basta
soldar um deles.
A fonte interna do
ohmímetro faz circular uma pequena intensidade de corrente pelo componente em
teste e avaliar a queda de tensão sobre ele; em função dessa tensão o medidor
fornece, como leitura a resistência do componente.
A maioria dos
ohmimetro tem seu interior um fusível para proteger contra “abusos” e falhas do
operador.
Amperímetro
·
Função: utilizada para medir a corrente elétrica;
·
Leitura: deve ser conectado em série com o ponto
o qual deseja medir a corrente;
·
Características: possui baixa impedância de entrada;
·
Cuidados: antes de efetuar a leitura selecionar o tipo de
corrente (AC ou CC) e a maior parte da corrente.
·
Tipos Analógico e Digital
O amperímetro é um
instrumento de medida de amplitude de corrente elétrica.
Como indicada a
figura abaixo, e ao contrário do processo de medição da tensão, a medição de
corrente elétrica Obriga que o instrumento percorrido pela grandeza a
diagnosticar.
Um amperímetro ideal caracteriza-se pela capacidade de medir a corrente sem incorrer em qualquer queda de tensão entre os seus dois terminais.
Observe que o cabo positivo do amperímetro (VM = vermelho), está conectado do lado positivo da V.
Fig. Conexão do amperímetro a um circuito experimental.
É importante
para você ter uma idéia clara de como o amperímetro são componente
conectados ao circuito sob inspeção.
A ilustração a seguir
mostra o circuito em duas situações. A antes e B depois de se ligar um
amperímetro:
Para medir uma
intensidade de uma corrente que circula por um dado componentes ou num trecho
de circuito tal circuito que deve ser “aberto “ “cortado “
“interrompido” para poder ser intercala amperímetro em série.
Toda corrente que
passa pelo componente ou trecho em questão deve passar também através do
medidor. Na ilustração acima, não importa se amperímetro é inserido na posição
indicada, entre R1 e R2 ou entre R2 e
o positivo da fonte de tensão.
A introdução do
amperímetro no circuito implica na introdução de uma nova resistência (a
resistência interna do próprio aparelho), que afeta a resistência total e
consequentemente a intensidade de corrente. Assim, para a leitura seja
confiável é necessário que a resistência própria do medidor seja a mais baixa
possível.
Um bom voltímetro tem a
resistência interna praticamente infinita.
Multímetro
O multímetro ou multi-teste é um instrumento de medição multifuncional que congrega, entre outras, as funções de voltímetro e de amperímetro. Atualmente existe no mercado uma enorme variedade de multímetros: de tipo analógico ou digital; de pequenas (bolso) ou grande dimensões; de baixa ou elevada precisa; baixo ou elevado preço.
Fig. Multímetro de precisão
Fig. Multímetro de precisão
Fig. Multímetro analógico
Fig. Multímetro de digital convencional
Como
medir uma resistência com o multímetro
Como
se vê na ilustração, o fundo de escala – faixa da escala escolhida – do
ohmímetro foi a de 200kΩ.
Isso significa que medidor medirá resistências desde zero até o máximo de 200kΩ.
Isso significa que medidor medirá resistências desde zero até o máximo de 200kΩ.
Outras
faixas de resistências poderão ser usadas, todas, porém, trabalharão de modo
semelhante.
Se
você selecionar a escala 20 kΩ, a maior resistência
que poderá ser medida será de 20 kΩ.
Todavia,
como muda a posição do ponto que indica a fração decimal no mostrador, as
medidas nessa faixa nos fornecerá mais precisão que na faixa
Lembre
- se disso: quando o medidor não está conectado a nada, a
resistência elétrica entre as pontas de provas é extremamente grande
(“infinita”) é isso é indicado como esse “1.”, como leitura, em todas as faixas
de resistência que você selecionar.
Insira
a ponta de prova preta no
terminal marcado com “COM” (comum,
negativo, terra etc) é a ponta de prova vermelha no
terminal marcado com VΩ mA.
O que se observa na tela quando você encosta uma ponta de prova com outra?
Fig. Ponta de Prova
O que se observa na tela quando você encosta uma ponta de prova com outra?
A
leitura na tela do medidor deve mudar para:
Se o medidor indica “restos” como ‘1.’ A provável explicação é que o fusível interno desse aparelho deve ter “pifado”.
Se o medidor indica “restos” como ‘1.’ A provável explicação é que o fusível interno desse aparelho deve ter “pifado”.
O
fusível interno protege o medidor contra descuidado ou manuseio incorreto nas
ligações.
Isso
pode ocorrer com frequência se não tomar os devidos cuidado ao utiliza – ló
como amperímetro ou ohmimetro.
Se
tal erro aparecer, substitua o fusível interno (normalmente de 200
mA, tipo fusão – rápida) ou use outro aparelho. Se você umedecer os dedos e
segurar as pontas de provas firmemente, em cada mão, poderá medir a resistência
de sua pele.
Para
tanto, deverá passar o seletor de escalas, para 2000 KΩ
(ou seja, 2MΩ), para uma leitura cômoda.
A
ilustração a seguir mostra dois modelos de multímetro digitais.
O
da direita, um típico tem suas funções e alcances selecionadas mediante uma
chave (ligada à minha maneira grande botão no meio do aparelho).
A
ilustração a seguir mostra dois modelos de multímetro
digitais.
O
da direita, mais sofisticado, não é necessário selecionar nenhum alcance apenas
a função. Ele automaticamente seleciona o alcance adequado.
(B) Multímetro digital com seleção automática de alcance.
Comentaremos o primeiro modelo (A):
Mediante
ao acionamento do botão central, que pode assumir diversas posições, você tem
que escolher aquela que convém para adequada medição. Se esse botão foi
dirigido para setor V= e
aponta para faixa dos 20V ( como
na ilustração) então, 20V e a tensão máxima que pode ser medida.
Para
os circuitos experimentais com os quais trabalharemos essa será a seleção mais
utilizada para medidas de tensões.
Em
algumas situações poderemos utilizar o alcance 2V ou ainda 2000 Mv.
As
faixas de tensões para polaridade fixa (pilhas, bactérias e fontes de
alimentação) estão no setor indicado com V=. Nosso
projeto iniciais trabalharam com esse tipo de alimentação.
Leituras
de tensões alternada (AC) devem ser feitas com o máximo de cuidado e o botão
central deve ser levado o setor V~.
Muito cuidado ao
medidor na rede elétrica domiciliar
Comentaremos o
segundo modelo (B):
E um multiteste
(multímetro) denominado multímetro auto
ajustável. Mediante o botão central você se limita a escolher uma
função, ou seja, que grandeza quer medir (tensão, corrente, resistência,
decibéis, etc.), Ele é o mais caro que medidor comum mas, obviamente, de
manuseio mais simples.
Cuidado especial deve
ser tomada para as ligações das pontas de prova no multiteste. O fio vermelha
que termina em ponta deve ser conectado ao terminal marcado com V, Ω, mA, e
o fio preto que
termina com um jacaré deve ser inserido no terminal marcado com “COM” (
COMUM).
Multímetro
analógicos
Nos medidores
analógicos uma agulha movimenta-se diante de uma escala gravada no mostrador.
Multímetro analógicos com alcances chaveados (selecionados por botão central)
são mais baratos que os digitais porém, de leitura mais difíceis para o novatos
lerem com precisão, especialmente nas escalas de resistências. O
aparelho é mais delicado que os digitais e, em caso de queda, é mais provável
que se danifiquem.
Cada tipo de medidor
tem suas vantagens e devantagens. Usado como voltímetro, um medidor digital é
normalmente é melhor porque sua resistências interna é muito mais alta (1 MΩ ou 10 M Ω )
que aquela dos analógicos semelhante.
Por outro lado, é mais fácil de seguir o lento movimento da
agulha em determinadas leituras de tensão que as troca numéricas de um digital.
A maioria dos
multímetro moderno é digital; os tipos analógicos tradicionais são destinados.
Osciloscópio
O
osciloscópio é um instrumento de medida que permite visualizar em tempo real a
amplitude de tensão elétrica variável no tempo.
O
osciloscópio é de todos os instrumentos o de maior utilidade e complexidade,
devido à necessidade de associar a medição à dimensão do tempo.
Os
osciloscópios digitais são de maior funcionalidade, designadamente somar e
subtrair sinais entre canais, calcular o valor médio, máximos e mínimos,
determinar período e frequência de oscilação dos sinais medidos, suspender,
memorizar e recuperar sinais, imprimir ou transferir para um computador o
conteúdo do visor etc.
Os
osciloscópios são dotado de uma ponta de prova por canal, cujos dois terminais
devem ser ligados em paralelo com o elemento cuja tensão aos terminais se
pretende medir.
Na
Figura a seguir, vemos figuras de alguns osciloscópios atualmente
comercializados.
Fig.(1)Osciloscópio digital de 2 canais (2) Osciloscópio digital de 4 canais
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Cuidados ao utilizar o osciloscópio:
Antes de efetuar uma leitura, verificação a atenuação da ponta do osciloscópio, que deve ser x10.
Em seguida, selecione a natureza de leitura (AC ou DC),
selecione a maior escala, e somente depois conecte a ponta de prova. Após
visualizar forma de onda, se possível, diminuía a escala para aumentar a
precisão da leitura.
Nunca
uma escala baixa para medir uma tensão cujo valor é desconhecido, pois a escala
selecionada poderá não comportar a leitura, e isso danificará o osciloscópio.
Amperímetro tipo alicate
A medição de corrente
pela interrupção do circuito, e interrupção do circuito, e introdução do
amperímetro em série, não é possível em determinada situações (Ex.: Linhas de
alta tensão, circuito em funcionamento, etc). Neste caso, uma amostra da
corrente I pode ser obtida pelo
campo magnético B criado no exterior
no condutor (lei de Ampére).
μ = permeabilidade
magnética
C = constante
geométrica
Fig. Amperímetro tipo Alicate
