Multímetros

Vendo como um movimento de medidor comum pode ser feito para funcionar como um voltímetro, amperímetro ou ohmímetro simplesmente conectando-o a diferentes redes de resistores externos, deve fazer sentido que um medidor multifuncional ("multímetro") possa ser projetado em um unidade com os interruptores e resistores apropriados.

Para trabalhos eletrônicos de uso geral, o multímetro reina supremo como o instrumento de escolha. Nenhum outro dispositivo é capaz de fazer tanto com tão pouco investimento em peças e elegante simplicidade de operação. Como acontece com a maioria das coisas no mundo da eletrônica, o advento de componentes de estado sólido como transistores revolucionou a maneira como as coisas são feitas, e o projeto do multímetro não é exceção a essa regra. No entanto, para manter a ênfase deste capítulo na tecnologia de medidor analógico ("antiquado"), vou mostrar alguns medidores pré-transistor.

Multímetro analógico

A unidade mostrada acima é típica de um multímetro analógico portátil, com faixas de medição de tensão, corrente e resistência. Observe as muitas escalas na face do movimento do medidor para as diferentes faixas e funções selecionáveis ​​pela chave rotativa. Os fios para conectar este instrumento a um circuito (os “cabos de teste” ou cabos do multímetro) são conectados aos dois conectores de cobre (orifícios do soquete) na parte central inferior da face do medidor marcada “- TEST +”, preto e vermelho.



Este multímetro (marca Barnett) tem uma abordagem de design ligeiramente diferente da unidade anterior. Observe como a chave seletora rotativa tem menos posições do que o medidor anterior, mas também como há muito mais tomadas nas quais os cabos de teste podem ser conectados. Cada um desses conectores é rotulado com um número que indica a respectiva faixa de fundo de escala do medidor.

Multímetro digital

Por último, aqui está a foto de um multímetro digital. Observe que o movimento familiar do medidor foi substituído por uma tela em branco e cinza. Quando energizado, os dígitos numéricos aparecem na área da tela, representando a quantidade de tensão, corrente ou resistência que está sendo medida. Esta marca e modelo específico de medidor digital tem uma chave seletora rotativa e quatro conectores nos quais os cabos de teste podem ser conectados. Dois fios - um vermelho e um preto - são mostrados conectados ao medidor.

Um exame mais atento deste medidor revelará uma tomada “comum” para a ponta de prova preta e três outras para a ponta de prova vermelha. O conector no qual o fio vermelho é mostrado inserido é rotulado para medição de tensão e resistência, enquanto os outros dois conectores são rotulados para medição de corrente (A, mA e µA). Este é um recurso de design inteligente do multímetro, exigindo que o usuário mova o plugue do cabo de teste de um conector para outro para alternar da medição de tensão para a função de medição de corrente.

Seria perigoso ter o medidor definido no modo de medição de corrente enquanto conectado a uma fonte significativa de tensão por causa da baixa resistência de entrada, e tornar necessário mover um plugue do cabo de teste em vez de apenas virar a chave seletora para uma posição diferente ajuda certifique-se de que o medidor não seja configurado para medir a corrente involuntariamente.

Observe que a chave seletora ainda tem posições diferentes para medição de tensão e corrente, portanto, para que o usuário alterne entre esses dois modos de medição, ele deve alternar a posição do cabo de teste vermelho e mova a chave seletora para uma posição diferente.

Observe também que nem a chave seletora nem as tomadas são rotuladas com faixas de medição. Em outras palavras, não há faixas de “100 volt” ou “10 volt” ou “1 volt” (ou quaisquer etapas de faixa equivalentes) neste medidor. Em vez disso, esse medidor é uma “escala automática”, o que significa que ele seleciona automaticamente a faixa apropriada para a quantidade que está sendo medida. Autoranging é um recurso encontrado apenas em medidores digitais, mas não em todos os medidores digitais.

Não existem dois modelos de multímetros projetados para operar exatamente da mesma forma, mesmo que sejam fabricados pela mesma empresa. Para compreender totalmente o funcionamento de qualquer multímetro, o manual do proprietário deve ser consultado.

Aqui está um esquema para um volt / amperímetro analógico simples:



Nas três posições inferiores do interruptor (mais no sentido anti-horário), o movimento do medidor é conectado ao Comum e V conectores através de um dos três resistores de alcance em série diferentes (R _{multiplicador1} até R _{multiplicador3} ) e, portanto, atua como um voltímetro. Na quarta posição, o movimento do medidor é conectado em paralelo com o resistor de derivação e, portanto, atua como um amperímetro para qualquer corrente que entra no comum jack e saindo do A Jack.

Na última posição (mais distante no sentido horário), o movimento do medidor é desconectado de qualquer um dos conectores vermelhos, mas é curto-circuitado pela chave. Este curto-circuito cria um efeito de amortecimento na agulha, protegendo contra danos por choque mecânico quando o medidor é manuseado e movido.

Se uma função de ohmímetro for desejada neste projeto de multímetro, ela pode ser substituída por uma das três faixas de voltagem, como tal:



Com todas as três funções fundamentais disponíveis, este multímetro também pode ser conhecido como um volt-ohm-miliamperímetro .

Obter uma leitura de um multímetro analógico quando há uma infinidade de faixas e apenas um movimento do medidor pode parecer assustador para o novo técnico. Em um multímetro analógico, o movimento do medidor é marcado com várias escalas, cada uma útil para pelo menos uma configuração de faixa. Aqui está uma fotografia em close da escala do multímetro Barnett mostrado anteriormente nesta seção:



Observe que existem três tipos de escalas nesta face do medidor:uma escala verde para resistência na parte superior, um conjunto de escalas pretas para tensão DC e corrente no meio e um conjunto de escalas azuis para tensão AC e corrente na parte inferior . Ambas as escalas DC e AC têm três subescalas, uma variando de 0 a 2,5, uma variando de 0 a 5 e outra variando de 0 a 10. O operador do medidor deve escolher qualquer escala que melhor corresponda ao interruptor de faixa e às configurações de plugue de forma adequada interpretar a indicação do medidor.

Este multímetro em particular tem várias faixas básicas de medição de tensão:2,5 volts, 10 volts, 50 volts, 250 volts, 500 volts e 1000 volts. Com o uso da unidade extensora de faixa de tensão na parte superior do multímetro, tensões de até 5000 volts podem ser medidas. Suponha que o operador do medidor opte por mudar o medidor para a função “volt” e conectar o fio de teste vermelho na tomada de 10 volts.

Para interpretar a posição da agulha, ele ou ela teria que ler a escala que termina com o número "10". Se eles movessem o plugue de teste vermelho para o conector de 250 volts, no entanto, eles iriam ler a indicação do medidor na escala que termina com “2,5”, multiplicando a indicação direta por um fator de 100 para encontrar qual era a tensão medida.

Se a corrente for medida com este medidor, outro conector é escolhido para o plugue vermelho a ser inserido e a faixa é selecionada por meio de uma chave rotativa. Esta fotografia de close-up mostra o interruptor definido para a posição 2,5 mA:



Observe como todas as faixas de corrente são múltiplos de potência de dez das três faixas de escala mostradas na face do medidor:2,5, 5 e 10. Em algumas configurações de faixa, como 2,5 mA por exemplo, a indicação do medidor pode ser lida diretamente na escala de 0 a 2,5. Para outras configurações de faixa (250 µA, 50 mA, 100 mA e 500 mA), a indicação do medidor deve ser lida na escala apropriada e então multiplicada por 10 ou 100 para obter o valor real.

A maior faixa de corrente disponível neste medidor é obtida com a chave rotativa na posição 2,5 / 10 amp. A distinção entre 2,5 amperes e 10 amperes é feita pela posição do plugue de teste vermelho:um plugue especial de “10 amperes” próximo ao plugue de medição de corrente regular fornece uma configuração de plugue alternativa para selecionar a faixa mais alta.

A resistência em ohms, é claro, é lida por uma escala não linear no topo da face do medidor. É "para trás", assim como todos os ohmímetros analógicos operados por bateria, com zero no lado direito da face e infinito no lado esquerdo. Há apenas um conector fornecido neste multímetro específico para “ohms”, portanto, diferentes faixas de medição de resistência devem ser selecionadas pela chave rotativa.

Observe na chave como cinco configurações diferentes de “multiplicador” são fornecidas para medir a resistência:Rx1, Rx10, Rx100, Rx1000 e Rx10000. Como você pode suspeitar, a indicação do medidor é dada pela multiplicação de qualquer posição do ponteiro mostrada na face do medidor pelo fator de multiplicação de potência de dez definido pela chave rotativa.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Amperímetro - Planilha do multímetro
• Voltímetro - Planilha do multímetro