Faça seu próprio multímetro

PEÇAS E MATERIAIS

• Movimento do medidor sensível (catálogo Radio Shack # 22-410)
• Chave seletora, pólo único, multipolar, break-before-make (o catálogo Radio Shack # 275-1386 é uma unidade de 2 pólos e 6 posições que funciona bem)
• Potenciômetros multivoltas, montagem PCB (catálogo Radio Shack # 271-342 e 271-343 são unidades de “trimmer” de 15 voltas, 1 kΩ e 10 kΩ, respectivamente)
• Resistores variados, de preferência filmes de metal de alta precisão ou tipos de fios enrolados (o catálogo Radio Shack # 271-309 é uma variedade de resistores de filme de metal, +/- 1% de tolerância)
• Caixa de montagem de plástico ou metal
• Três postes de ligação tipo jaque “banana”, ou outro hardware de terminal, para conexão ao circuito do potenciômetro (catálogo Radio Shack nº 274-662 ou equivalente)

O componente mais importante e caro em um medidor é o movimento :o mecanismo real de agulha e escala cuja tarefa é traduzir uma corrente elétrica em deslocamento mecânico onde pode ser interpretada visualmente.

O movimento ideal do medidor é fisicamente grande (para facilitar a visualização) e tão sensível quanto possível (requer corrente mínima para produzir a deflexão da agulha em grande escala).

Movimentos de medidor de alta qualidade são caros, mas Radio Shack oferece alguns de qualidade aceitável a preços razoáveis.

O modelo recomendado na lista de peças é vendido como um voltímetro com faixa de 0-15 volts, mas na verdade é um miliamperímetro com um resistor de faixa (“multiplicador”) incluído separadamente.

Pode ser mais barato comprar um medidor analógico barato e desmontá-lo apenas para o movimento do medidor.

Embora a ideia de destruir um multímetro em funcionamento para ter peças para fazer o seu possa parecer contraproducente, o objetivo aqui é aprender , não função de medidor.

Não posso especificar os valores do resistor para este experimento, pois dependem do movimento específico do medidor e das faixas de medição escolhidas.

Certifique-se de usar resistores de valor fixo de alta precisão em vez de resistores de composição de carbono.

Mesmo que você encontre resistores de composição de carbono com o (s) valor (es) correto (s), esses valores irão mudar ou "desviar" com o tempo devido ao envelhecimento e às flutuações de temperatura.

Claro, se você não se preocupa com a estabilidade a longo prazo deste medidor, mas está construindo-o apenas para a experiência de aprendizagem, a precisão do resistor importa pouco.



REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 1, capítulo 8:"Circuitos de Medição DC"



OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Para mostrar o design e uso do voltímetro
• Para mostrar o design e uso do amperímetro
• Limitação da faixa de reostato
• Teoria e prática de calibração
• Prática de soldagem

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO







ILUSTRAÇÃO







INSTRUÇÕES

Primeiro, você precisa determinar as características do movimento do medidor. O mais importante é saber a deflexão em grande escala em miliamperes ou microamperes.

Para determinar isso, conecte o movimento do medidor, um potenciômetro, bateria e amperímetro digital em série.

Ajuste o potenciômetro até que o movimento do medidor seja desviado exatamente para a escala total. Leia o visor do amperímetro para encontrar o valor atual de escala completa:







Tenha muito cuidado para não aplicar muita corrente ao movimento do medidor, pois os movimentos são dispositivos muito sensíveis e facilmente danificados por sobrecorrente.

A maioria dos movimentos do medidor tem classificações de corrente de deflexão em escala total de 1 mA ou menos, então escolha um valor de potenciômetro alto o suficiente para limitar a corrente de maneira apropriada e comece o teste com o potenciômetro ligado para resistência máxima. Quanto mais baixa a classificação atual de escala total de um movimento, mais sensível ele é.

Depois de determinar a classificação atual em escala real do movimento do medidor, você deve medir com precisão sua resistência interna.

Para fazer isso, desconecte todos os componentes do circuito de teste anterior e conecte seu ohmímetro digital aos terminais de movimento do medidor.

Registre este valor de resistência junto com o valor total da corrente obtido no último procedimento.

Talvez a parte mais desafiadora deste projeto seja determinar os valores de resistência de alcance adequados e implementar esses valores na forma de redes reostáticas.

Os cálculos são descritos no capítulo 8 do volume 1 (“Circuitos de medição”), mas um exemplo é dado aqui.

Suponha que o movimento do medidor tenha uma classificação em escala real de 1 mA e uma resistência interna de 400 Ω.

Se quiséssemos determinar a resistência de alcance necessária (“R _{multiplicador} ”) Para dar a este movimento uma faixa de 0 a 15 volts, teríamos que dividir 15 volts (tensão total aplicada) por 1 mA (corrente de escala completa) para obter a resistência total de ponta de prova a ponta de prova do voltímetro (R =E / I).

Para este exemplo, a resistência total é de 15 kΩ. Deste valor de resistência total, subtraímos a resistência interna do movimento, deixando 14,6 kΩ para o valor do resistor de faixa.

Uma rede reostática simples para produzir 14,6 kΩ (ajustável) seria um potenciômetro de 10 kΩ em paralelo com um resistor fixo de 10 kΩ, todos em série com outro resistor fixo de 10 kΩ:







Uma posição da chave seletora conecta diretamente o movimento do medidor entre o comum preto borne de ligação e o V / mA vermelho poste de ligação.

Nesta posição, o medidor é um amperímetro sensível com uma faixa igual à classificação atual de escala total do movimento do medidor.

A posição da chave no sentido horário desconecta o terminal positivo (+) do movimento de qualquer um dos postes de ligação vermelhos e o conecta diretamente ao terminal negativo (-).

Isso protege o medidor de danos elétricos, isolando-o da ponta de prova vermelha, e “amortece” o mecanismo da agulha para proteção adicional contra choque mecânico.

O resistor de derivação (R ​​ _shunt ) necessário para uma função de amperímetro de alta corrente deve ser uma unidade de baixa resistência com alta dissipação de energia.

Você definitivamente não use quaisquer resistores de 1/4 watt para isso, a menos que forme uma rede de resistência com vários resistores menores em combinação paralela.

Se você planeja ter uma faixa de amperímetro superior a 1 ampere, recomendo usar um pedaço de fio grosso ou até mesmo uma folha de metal fina como o "resistor", devidamente limado ou entalhado para fornecer a quantidade certa de resistência.

Para calibrar um resistor de derivação feito em casa, você precisará conectar o conjunto do multímetro a uma fonte calibrada de alta corrente ou uma fonte de alta corrente em série com um amperímetro digital para referência.

Use uma pequena lima de metal para cortar a espessura do fio de derivação ou para entalhar a tira de chapa metálica em pequenas e cuidadosas quantidades.

A resistência do seu shunt aumentará a cada curso da lima, fazendo com que o movimento do medidor seja desviado com mais força.

Lembre-se de que você sempre pode aproximar o valor exato em etapas cada vez mais lentas (traços de arquivo), mas não pode voltar "para trás" e diminuir a resistência do shunt!

Construa o circuito do multímetro em uma placa de ensaio primeiro enquanto determina os valores de resistência de faixa adequados e execute todos os ajustes de calibração lá.

Para a construção final, solde os componentes em uma placa de circuito impresso.

A Radio Shack vende placas de circuito impresso com o mesmo layout de uma placa de ensaio, por conveniência (catálogo # 276-170). Sinta-se à vontade para alterar o layout do componente a partir do que é mostrado.

Eu recomendo fortemente que você monte a placa de circuito e todos os componentes em uma caixa resistente para que o medidor tenha um acabamento durável.

Apesar das limitações deste multímetro (sem função de resistência, incapacidade de medir corrente alternada e menor precisão do que a maioria dos multímetros analógicos adquiridos), é um excelente projeto para auxiliar no aprendizado dos princípios fundamentais do instrumento e da função do circuito.

Um multímetro muito mais preciso e versátil pode ser construído usando muitas das mesmas peças se um circuito amplificador for adicionado a ele; portanto, salve as peças e peças para um experimento posterior!



PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de uso do amperímetro básico
• Planilha de uso de voltímetro básico
• Projeto de design:planilha do voltímetro