(REVISTA:CURSO)

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METRALHADORA ELETRÔNICA

E Joe E e ss. E E

“A PARTE DA “AULA” SO- |

BRE AS MEDIÇÕES E OS ME- a ARS DIDORES! VOCÊ APRENDE A | : A! “FAZER” MEDIDORES DE Wo > CORRENTE, TENSÃO E RE- . SISTÊNCIA! SE; - APLICAÇÃO: CONSTRUINDO | - | UM MULTÍMETRO PARA USO “SEÇÕES: EM BANCADA: - TRUQUES & DICAS:

CONHEÇA TUDO SOBRE OS GAL- VANÔMETROS (E APRENDA A DES- COBRIR OS SEUS “SEGREDOS”...).

- PRÁTICA: - . DUAS MONTAGENS “RADI-

METRALHADORA ELETRO. | | - TROCA DE CORRESPONDÊNCIA E | | ARQUIVO TÉCNICO: NICA IDÉIAS (DE VOCÊS PARA VOCÊS...).| | COMO ESCOLHER UM:BOM MULTI-

TESTE - PARÂMETROS, CARAC- TERÍSTICAS, FAIXAS, ESCALAS,

cr SENSIBILIDADE E CUIDADOS COM | O “BICHINHO”!

PRONTO! AGORA VIROU UM CURSO DE ALFAIATARIA...

É FÁCIL FAZER AS MEDIÇÕES 1 EM ELETRÔNICA! |

aprom

EDITORA

E em mm as o EMARK ELETRÔNICA

Diretores Carlos Walter Malagol: Jairo P. Marques Wilson Malagoli

Diretor Técnico Bêda Marques

Colaboradores José A Sousa (Desenho Técnico) João Pacheco (quadrinhos)

Publicidade KAPROM PROPAGANDA LTDA (011) 223-2037

Composição KAPROM

Fotolitos de Capa

DELIN Tel. 35.7515

Fotolito de Miolo FOTOTRAÇO LTDA.

Impressão Editora Parma Ltda.

Distribuição Nacional c/ Exclusividade FERNANDO CHINAGLIA DISTR. S/A Rua Teodoro da Silva, 907 - R. de Janeiro (021) 268-9112

ABC DA ELETRÔNICA

Kaprom Editora, Distre Propa- ganda Ltda - Emark Eletrónica Comercial Ltda) - Redação, Admi-

nistração e Publicidade: R.Gal.Osório, 157 CEP 01213 - Sao Paulo-SP. Fone: (011)223-2037

EDITORIAL

Na presente (continuando na próxima...) “Aula” do ABC, entramos no importantis - simo assunto dos MEDIDORES e das MEDIÇÕES, ou seja: da possibilidade concreta de “vermos”, “lermos” e quantificammos o quê está acontecendo, eletricamente, com os com- ponentes e circuitos, sob funcionamento ou mesmo em condições “estáticas”!

Assim como um médico usa um estetoscópio e - madernamente - uma autêntica “parafernália” de instrumentos super-sofisticados, na análise do “funcionamento” do seu paciente, também o Leitor/“Aluno” pode, munido de MEDIDORES (em diversos graus de sofisticação e “intenção”...), diagnosticar o funcionamento e o “estado” de componentes e circuitos! Para tanto, achamos necessárias duas coisas: um razoável conhecimento de co- mo devem funcionar os componentes e circuitos (e esse é o objetivo básico da nossa Re- vista/“Curso”...) e também o conhecimento do funcionamento e características dos próprios instrumentos medidores (tema da presente “Aula”, e da próxima...)!

Os Instrumentos (nome genérico que damos aos diversos “MEDIDORES” utilizados em Eletrônica...) são a verdadeira “ferramenta” inteligente do Leitor/“Aluno”, e sua im- portância é tão grande (ou maior...) quanto a do soldador, alicate, chave de fenda, para a parte puramente “construcional”, de “mão de obra”, dos circuitos e montagens! Por isso o cronograma do nosso “Curso” dedica não uma, mas duas “Aulas” completas sobre o as- sunto, que é abordado (sempre da maneira simples e direta que caracteriza o ABC...) em todos os detalhes práticos pertinentes, de modo que, ao fim do presente estágio, o Lei- tor/“Aluno” não terá sólidos conhecimentos de como funcionam e como devem ser usa- dos os MEDIDORES, mas também saberá “improvisar”, construir seus próprios medidores “dedicados” e especializados para a avaliação das grandezas inerentes às “coisas” da Eletrônica!

| À validade do presente estágio (e - principalmente - da sua “posição” dentro do nosso cronograma...) vai revelar-se intensamente nas sequentes “Aulas”, pois logo, logo estaremos entrando em fases mais avançadas do nosso “Curso”, com a abordagem de cir- cuitos complexos, Integrados e suas aplicações! Daqui pra frente, acabou o “Jardim de Infância”, e vamos - literalmente - partir para o “pau”! Então, quem “treinou”, “treinou”... Quem ficou na “moleza”, encontrará inevitáveis dificuldades no acompanhamento das “brigas” que estão por vir...

Neste especial momento, aconselhamos aos Leitores/“Alunos” mais “desligados” que releiam todas as anteriores “Aulas” e “Lições”, buscando assimilar de verdade todos os conceitos abordados, de modo a não ficarem para trás... E certo que (como dita a própria filosofia de ABC...) de tempos em tempos retornaremos a assuntos vistos, acres- centando detalhes e “reativando” a memória da Turma, sempre que isso se mostrar ne- cessário... Porém o “grosso” dos Temas, daqui pra frente, exigirá um pré- embasamento consistente... Não é caso para preocupação, que todo o “alicerce” do nosso “Curso” encontra-se nas Revistas/“Aula” de 1 a 11... Quem tem, mas “passou batido” em al- guma coisa, deve re-estudar. Quem está “chegando agora”, deve providenciar a aqui- sição de todas as “Aulas” anteriores, estudando-as antes de tentar “entrar no ritmo”...

Lembrem-se sempre, contudo, que “pintando” qualquer dificuldade, basta escrever para a Seção de CARTAS, expondo a dúvida sem acanhamento... Apesar da inevitável restrição de espaço, naquela Seção procuramos “limpar a área”, esclarecendo os pontos

que tenham ficado “nebulosos” para qualquer dos “Alunos”!

O EDITOR

JUNTOS. NOS FAZEMOS “MIL

E vedada a reprodução total ou parcial de textos, artes ou fotos que componham a presente Edição, sem a autorização expressa dos Autores e Editores. Os projetos eletrônicos, experiências e circuitos aqui descritos, destinam-se unicamente ao aprendizado, ou a aplicação como hobby. lazer ou uso pessoal, sendo proibida a sua comercialização ou industrialização sem a autorização expressa dos Autores, Ediotores e eventuais detentores de Direitos e Patentes. Embora ABC DA ELETRÔNICA tenha tomado todo o cuidado na pré-verificação dos assuntos teórico/práticos aqui veiculados, a Revista não se responsabiliza por quaisquer falhas, defeitos, lapsos nos enunciados teóricos ou práticos aqui contidos. Ainda que ABC DA ELETRÔNICA assuma a forma e o conteúdo de uma “Revista- Curso”, fica claro que nem a Revista, nem a Editora, nem os Autores, obrigam-

se a concessão de quaisquer tipos de “Diplomas”, “Certificados” ou “Comprovantes” de aprendi- zado que, por Lei, apenas podem ser fornecidos por Cursos Regulares, devidamente registrados, autorizados e homologados pelo Governo.

EU ESTAREI NA E EU PRÓXIMA TAMBEM AULA

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ÍNDICE - ABC -

PAGINA

3- AS MEDIÇÕES E

OS MEDIDORES |

TEORIA | 18-CARTAS a |

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2 ] -TRUQUES & DICAS INFORMAÇÕES 33-ARQUIVO TÉCNICO

4,4- METRALHADORA ELETRÔNICA = É TAMBEM ANAU:

E

PRÁTICA . DETETOR DE MENTIRAS

TEORIA 10

(1º PARTE)

As Medições e os Medidores

(TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA)

RE-ESTUDANDO O GALVANÔMETRO (“AULA” 4), SUAS CARAC- TERÍSTICAS E PRINCÍPIOS - FAZENDO UM “CORRENTIMETRO” ME- DIR TAMBÉM TENSÕES E RESISTÊNCIAS - COMO AMPLIAR E MUL- TIPLICAR AS FAIXAS DE MEDIÇÃO DE UM GALVANÓMETRO - AS ESCALAS - AS FAIXAS - MEDINDO C.A. COM UM INSTRUMENTO DE C.C. - APLICAÇÃO: CONSTRUINDO SEU PRIMEIRO MULTÍMETRO!

Aprendemos, logo na (funda- mental...) “Aula” do ABC, a importância e a interdependência das três principais grandezas elétri- cas, a CORRENTE, a TENSÃO e a RESISTÊNCIA... Todo e qual- quer componente, circuito, bloco ou arranjo eletro-eletrônico, uma vez energizado, tem seu funciona- mento ou “'comportamento” intrin- secamente submetido a tais valores! Os diversos cálculos e fórmulas que vimos, no nosso “Curso”, ajudam-nos a determinar, matema- ticamente, “'a quantas anda” (ou “'a quantas deveria andar”...) o circui- to ou componente, bem como nos permite adequar os regimes de tra- balho às características, parâmetros e limites dos componentes envolvi- dos, de modo que possamos “tirar deles”o MÁXIMO, sem porém “sobrecarregá-los”” (o que os inuti- lizana...).

Enquanto TEORIA, contudo, as “coisas” são simples e diretas... Mas, na PRÁTICA são “outros quinhentos””... A única maneira ab- solutamente confiável de sabermos as CORRENTES, TENSÕES e RESISTÊNCIAS, que dinamica- mente (em funcionamento...) se manifestam nos componentes e cir- cuitos é MEDIRMOS tais grande- zas (cálculos são bons e confiáveis “no papel”, mas “na Prática, a Teoria é outra””, como dizem...).

Um exemplo direto e irrefutá- vel: projetamos um pequeno e sim-

ples circuito, com aplicação defíni- da, tudo calculadinho e conferido (na “matemática”...); montamos o dito circuitinho com todo cuidado e atenção, ligamos a alimentação e... o “lazarento”” NÃO FUNCIONA! Re-conferimos a “*'matemática”, a montagem, as ligações e polarida- des, e tudo está “certo”... Mas NÃO FUNCIONA! O que fazer? Jogar tudo no lixo...? Arrancar os cabelos...? Culpar o Governo...? Mudar de Religião...? Obviamente que nenhuma dessas reações ““radi- cais” leva à solução. Temos, sim, que conferir, com o uso de MEDI- DORES específicos, as condições dinâmicas de cada componente, bloco ou arranjo do dito circuito, verificando e quantificando “ao vi- vo” os parâmetros inicialmente de- terminados de forma apenas “'ma- temática”! Encontraremos, então - inevitavelmente - um componente

(c) GALVANÔMETRO

+

(SÍMBOLO GENÉRICO)

defeituoso (embora novo), um fio rompido “dentro do isolamento”, uma bateria descarregada, um transístor defeituoso, um resistor ou capacitor com valor real diferente daquele indicado na peça, essas coisas! Graças aos MEDIDORES podemos confirmar a ocorrência de fenômenos elétricos, além de de- terminar suas intensidades! Compa- rando cuidadosamente “o que é” com o que “devia ser”, facilmente identificamos o problema, sanan- do-o com a substituição de uma pe- ça defeituosa, ou com a correção de uma ligação imperfeita e... PRON- TO! O “'mardito” | circuitinho FUNCIONA, agora!

Todo esse prólogo tem a úni- ca intenção de enfatizar a IM- PORTÂNCIA dos MEDIDORES e MEDIÇÕES na Eletrônica prática tanto que duas Aulas” inteiras - a presente e a próxima - serão dedi- cadas ao assunto...).

- FIG. 1 - Na “Aula” do nosso “Curso”, vimos os importantes EFEITOS MAGNÉTICOS DA

ALTO-FALANTE

TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES

CORRENTE, onde aprendemos que todo e qualquer condutor, ao ser percorrido por Corrente, é en- volvido por um Campo Magnéti- co, gerado pela tal Corrente... Se enrolarmos o tal condutor, for- mando o que chamamos de BO- BINA, podemos ainda concentrar, intensificar esse campo magnéti- co, obtendo um ELETROIMÁ, com seus polos magnéticos Norte e Sul, e cujas forças de atração e repulsão se manifestam ““iguaizi- nhas” as de um imã permanente (minério encontrado magneti- zado, na Natureza, ou liga de fer- ro que foi “tornada” permanen- temente magnética). Ainda naque- la importante “Lição”, vimos que se ““mergulharmos” o nosso ELETRO-IMA num campo magnético firme, gerado por um Imã permanente, ocorrerá uma in- teração entre as forças envolvi- das, determinando a manifestação de forças mecânicas (indução de movimento...) sobre ambos os componentes (o imã permanente e o indutor/bobina momentanea- mente percorrido por Corrente...). Tais fenômenos eletro-dinâmicos podem então, direta e proporcio- nalmente, transformar eletricidade em movimento, desde que o con- junto seja mecanicamente arranja- do de modo a bem “aproveitar” as manifestações e vetores... No dia-a-dia da Eletro-Eletrônica, são vários os dispositivos e compo- nentes que se valem de tais fenô- menos, para o seu funcionamento! Entre eles temos (fig. 1-A) o MOTOR de C.C. (aplicamos energia elétrica aos seus termi- nais, e ele a “transforma” no mo- vimento rotativo do seu eixo), O ALTO-FALANTE (fig. 1-B), ao qual aplicamos uma Corrente pul- sada ou “modulada”, que ele “transforma” em movimento, imprimido às moléculas que for- mam o ar, e cujas proporcionais compressões e descompressões se manifestam - aos nossos sentidos - como SOM e, (fig. 1-C) o GALVANÔMETRO, na verdade um ““parente” muito próximo do MOTOR e do ALTO-FALANTE (já que também manifesta uma “transformação” da Corrente em Movimento...) Também o gal-

vanômetro contém, intrinsecamen- te, uma bobina ou enrolamento, que deve ser percorrido por Cor- rente... A diferença é que nele, o

que “se mexe” (com a passagem:

da Corrente) não é um eixo (como no motor) ou um cone de papelão (como no alto-falante) mas sim um ponteiro fino e longo, cujo deslocamento angular é direta- mente proporcional à intensidade da Corrente que percorre o con- dutor! NOTA: na fig. 1, todos os componentes indicados são mos- trados através dos seus SÍMBO- LOS, inclusive o próprio gal- vanómetro, cuja representação deve ser memorizada pelos Leito- res/“Alunos” (já que é dessa forma representado o componen- te, nos diagramas e “esquemas” de circuitos...).

FIG. 2 - Esboço da construção “física” de um galvanômetro. Tudo se resume numa pequena e leve bobina móvel (esse tipo de galvanômetro é justamente cha- mado de “bobina móvel””...), feita com fio muito fininho, pivotando em torno de um eixo ao qual está acoplado um ponteiro. Um siste- ma ao mesmo tempo simples e de- licado de “*mola de retorno””, me- canicamente acoplado ao eixo, faz com que, em repouso, o ponteiro estacione em determinado ponto (geralmente um pequeno pino de “encontro”, não visto na figu- ra...) O Conjunto bobina/ei- xo/ponteiro/mola é mecanicamen- te posicionado de modo que o minúsculo enrolamento fica ““den- tro” de intensas linhas de força magnética emitidas pelos dois po- los (Norte e Sul) de um forte imã

" PROPORCIONAL,

PONTEIRO SOLIDARIO

A BOBINA MOVEL

BOBINA MÓVEL

permanente... Enquanto não passagem de Corrente pela bobi- ninha, tudo permanece imóvel, em “repouso”, normalmente com o ponteiro estacionado à esquerda, pela ação do sistema de mola... quando aplicamos (via terminais da dita cuja...) Corrente à bobina, a interação dos campos magnéti- cos (o eletricamente gerado, na bobina, e o estável, do imã per- manente) faz com que a bobina gire, “levando com ela o pontei- ro, que assim se desloca em arco, “vencendo”” a ação da mola! Se a Corrente for aplicada na correta polaridade (e esse é um importan- te aspecto prático, que detalhare- mos ao longo da presente “Lição”, o ponteiro se moverá para a direita, estacionando num ponto angular proporcionar à in- tensidade da dita Corrente! Temos então, uma direta “tradução” da quantidade de Corrente, no núme- ro de graus que o ponteiro “an- da”, na sua trajetória em arco (um “arco”, para quem não sabe, é uma “fatia” de um círculo...). Sendo a manifestação LINEAR e | nada mais simples do que adaptar, sob o dito ponteiro, uma escala angular gra- duada, para que possamos direta- mente LER a intensidade da Cor- rente (só é necessária uma perfei- ta calibração do sistema e da tal escala...). É bom notar que en- quanto persistir a passagem da Corrente, e a sua intensidade, O ponteiro ficará - agora - imóvel em sua “nova”” posição! Cessan- do a Corrente, imediatamente o ponteiro retornará (pela ação da mola) à sua posição inicial de re- pouso... Com uma construção ge-

TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES

ral extremamente leve, reduzin- do-se ao mínimo absoluto até o próprio atrito do pequeno eixo com seus mancais, e usando-se bobininhas especialmente calcu- ladas, podem ser construídos in- dustrialmente (e o são, efetiva- mente...) galvanômetros capazes de promover o pleno deslocamen- to do ponteiro, ao longo de toda a sua escala, mesmo sob Correntes tão baixas quanto algumas deze- nas de milionésimos de Ampére!

- FIG. 3 - A SENSIBILIDADE, ou seja: a capacidade de promover um efetivo deslocamento angular do ponteiro, sob determinada Cor- rente transitando pela bobina, é também chamada de ALCANCE do galvanômetro. A fig. 3 mostra, à esquerda, uma escala graduada típica de galvanômetro comercial (no caso, um instrumento com ALCANCE de 1 mA...), com suas “divisões” (que permitem uma precisa leitura de valores interme- diários - entre o “zero” e o “fim” da escala...) e com a indefectível indicação do ALCANCE, sempre nitidamente inscrito na própria escala, junto ao arco com as di- visões... Notem ainda (direita da figura) que os símbolos mais es- pecíficos de galvanômetros tra- zem, sempre, também essa indi- cação de ALCANCE ou sensibi- lidade (nessa forma aparecem, nos “esquemas”...).

no começo da presente “Lição” teórica, falamos na im- portância das medições de COR- RENTE, TENSÃO e RESISTÊN-

ESCALA GRAQUADA

(A)

(o)

Q- Q- -Q

TENSÃO

e AMPERÍMETRO o MILIAMPERMETRO e MICROAMPERIMETRO

e VOLTIMETRO eMILIVOLTÍMETRO

RESISTÊNCIA

e OMINMETRO

NEPOTISMO NO A. B.C.! SÃO TODOS “REDONDINHOS". DEVEM SER

PARENTES DO “CABECINHA”!

CIA... Entretanto, até agora, o tal de ““galvanômetro”” mostrado ape- nas mostrou-se capaz de medir ou indicar proporcionalmente a... CORRENTE! E a TENSÃO...? E a RESISTÊNCIA...?

Calma, Turma! Na sua forma puramente eletro-magnética/mecâ- nica, O galvanômetro (medidor de CORRENTE) é o único medidor possível de ser construído... Acon- tece que (quem não lembrar deve reler com atenção a “Aula”...) as grandezas elétricas são rígida e proporcionalmente interdependen- tes! A “velha” Lei de Ohm diz: dada uma certa RESISTÊNCIA, a CORRENTE que a percorrerá será

diretamente proporcional à TENSÃO e dada uma certa TENSAO, ela “forçará” COR-

RENTE numa razão inversamente proporcional à RESISTÊNCIA (e todas as variações matemáticas des- sa inter-relação).

Tais relações (que constituem a “base matemática” de toda a Ele- tro-Eletrônica...) permitem que - a partir de simples adaptações e inte-

O SÍMBOLO DE GALVANÔMETROS “ESPECIALIZADOS” COSTUMA

TRAZER A INDICAÇÃO DO GRANDEZA

ALCANCE, DA E DO “FUNDO DE ESCALA”.

ligentes arranjos - um galvanômetro (que é um - digamos - “'correntíme- tro”...) se transforme num medidor de Tensão (Voltímetro) ou de Re- sistência (Ohmiímetro)! E isso em vários alcances ou sensibilidades! Vejamos:

- FIG. 4 - Depois de devidamente “transformados”, para permitirem a medição das “outras” grandezas elétricas, os símbolos adotados pelos galvanômetros (agora “es- pecializados””...) podem receber indicações claras quanto às suas funções: em 4-A temos o símbolo para um “correntímetro”, ou seja, um medidor capaz de nos indicar a quantidade de Ampéres, Mi- liampéres ou Microampéres. Em 4-B temos o símbolo genérico pa- ra um “vVoltímetro, ou seja, um gal- vanômetro adaptado para “ler” Volts ou Milivolts. Finalmente, em 4-C vemos a simbologia gené- rica para um galvanômetro adap- tado para ohmímetro, ou seja: pa- ra medir Resistência!

Antes de aprendermos a “transformar” um mero “'correntí- metro” em voltímetro ou ohmíme- tro, é fundamental verificarmos que PRECISAMOS conhecer alguns parâmetros ou características do instrumento, sem cujos dados não é possível efetuar-se os cálculos ne-

“cessários a tais “transformações”...

- ALCANCE - Máxima Corrente que o instrumento pode medir ou indicar, correspondendo à máxima

TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES

deflexão angular do ponteiro. Sob nenhuma hipótese podemos ultra-

passar ou “estourar” esses máxi-

mos, sob pena de dano elétrico (“queima”) ou mecânico (quebra) ao galvanômetro. Normalmente (ver fig. 3 - esquerda), o AL- CANCE está indicado na própria escala do instrumento.

- SENSIBILIDADE - Depende, di- retamente, do Quanto menor o ALCANCE, maior a SENSIBILIDADE. Por

exemplo: um instrumento com al-

cance de 100uA tem maior sensi- bilidade do que um para ImA, e assim por diante... Definimos a sensibilidade pela “OHMS POR VOLT”. Vejamos como, e por qué: ainda nos exem- plos citados, dizemos que o ins- trumento com alcance de 100uA tem uma sensibilidade de 10K/V (porque 1 volt, dividido por 10K ohms, determina a corrente máxi- ma de 100uA - é calcular e conferir...). o instrumento com alcance de | mAÃ mostra uma sen- sibilidade de 1K/V (já que 1V, dividido por 1K, resulta em 1 mA, não é...?). Lembrar então que: menor o ALCANCE, maior a SENSIBILIDADE e “quanto mais” OHMS POR VOLT., maior também a SENSIBILIDADE do instrumento... Embora a SENSI- BILIDADE não venha, normal- mente, indicada na escala dos galvanômetros comerciais (apenas os MULTÍMETROS - que estuda- remos mais à frente - costumam trazer tal indicação...), é fácil e simples depreendê-la do próprio ALCANCE - este sempre indica- do na escala...

- RESISTÊNCIA DA BOBINA - É um parâmetro que tem importân- cia (não tão fundamental quanto o ALCANCE e a SENSIBILIDA- DE, salvo em aplicações de alta precisão...) para a exatidão ma- temáticas dos cálculos de ““trans- formação” do galvanômetro em medidor de “outras” grandezas (Tensão e Resistência) e também na “ampliação” do seu natural ALCANCE, em medições de Cor- rente. Infelizmente são poucos os fabricantes que inserem esse dado

ALCANCE...

relação |

na escala do instrumento... Na maioria dos casos temos que “'en- contrar” esse dado, através de cuidados medição indireta (não tentem medir a Resistência Inter-

na de um galvanômetro - princi-

palmente dos mais sensível - dire- tamente com um MULTIMETRO,

pois as chances de dano ao ins-

trumento serão «). Na Seção “TRUQUES & DICAS” da presente “Aula” são ensinados alguns procedimentos a respeito...

Para quem ainda não percebeu, a

Resistência Intemna ou Resistência.

da Bobina de um galvanóômetro é um simples valor óhmico, intrín- seco ao próprio fiozinho com o qual a tal bobina é feita... Na maioria dos galvanômetros co- merciais tal valor é (relativamen- te) baixo, ficando entre uma cen- tena de ohms e aproximadamente 1K...

FIG. 5 - Vejamos, agora, como é fácil “transformar” um galvanó- metro (correntímetro) num medi- dor de Tensão (voltímetro)... Re- cordando uma das fórmulas bási- cas, derivada da Lei de Ohm (o onipresente “fundamento matemá- tico” da Eletro-Eletrônica...), te- mos que a Resistência (R) é de- terminada pela relação entre a Tensão (V) e a Corrente (D. As- sim, uma Tensão fixa determina uma Corrente inversamente pro- porcional à Resistência que tem

“VELHAS” FÓRMULAS...? Fig. 5

que “enfrentar”... Por outro lado, | sobre uma Resistência fixa, será | desenvolvida uma Corrente dire- , tamente proporcional à Tensão aplicada. Não fica difícil de intuir que, aplicando-se em série a um galvanômetro, um resistor fixo de valor especialmente calculado, podemos fazer com que qualquer valor de Tensão seja “capaz” de levar o instrumento à sua máxima indicação! Nesse caso, o gal- vanômetro imediatamente ““trans- forma-se” num voltímetro (ou mi- livoltímetro...) também propor- cional e preciso, ao longo de toda a sua escala! Damos a esse resis- tor fixo em série, o nome de RE- SISTOR MULTIPLICADOR (RM) e o seu valor é calculado pela mesma **velha” fórmula:

Onde “R” é o valor total de Re- sistência, ou seja: a soma da Re- sistência da bobina do galvanôme- tro (RL) com o valor do tal Resis-

SEMPRE “EU” LÁ!

TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES

RM=z9.900R---- - ---- (R=10.000R

+

RL IOOR

EM “TEORIA...

(A)

VOCÊS VIRAM ESSES “TRUQUES” NA “AULA”...

tor Multiplicador (RM), “V” é a Tensão que deverá ser indicada pelo galvanômetro na sua máxima deflexão de ponteiro, e '“T" é a Corrente máxima (alcance) do ins- trumento!

- FIG. 6 - O esqueminha mostra o diagrama básico de um voltíme- tro, “feito” a partir de um gal- vanómetro comum (no caso, um instrumento com alcance de 1 mA...) bem como a “*compo- sição” de “R”, formada por “RM” mais “RL””... Na próxima figura, teremos o desenvolvimen- to de um exemplo prático.

- FIG. 7 - Partimos do seguinte: temos um galvanômetro com al- cance de 1 mA e queremos “'fa- zer” um voltímetro com “fundo de escala” (indicação máxima) de 10V. Sabemos, ainda, que a Re- sistência Interna do galvanômetro é de 100R... Vamos aos cálculos:

Como sabemos que “RL” vale 1O00R, temos que subtrair tal valor do número encontrado, para de-

NA PRATICAI

terminar com precisão “RM”:

Observem, então, em 7-ÀA, como fica a “coisa”, em teoria: basta “seriar”” um resistor de 9K9 com o pgalvanómetro, para obtermos imediatamente um voltímetro com fundo de escala em 1I0V (aquele instrumento que “lia” Corrente, até 1 mA, agora “é” Tensão, até 10V...!). Tudo bem...? Tudo bem nada! Onde vamos arranjar um re- sistor de 9K9...? Nas séries co- merciais de resistores, esse valor simplesmente não existe (os mais próximos são 9K1 e 10K...). Da- nou-se...? NÃO! Basta relem- brarmos os “truques” que pode- mos fazer com os valores dos re-

sistores, quando associamos mais de um componente em série, em - paralelo ou em série/paralelo (re-

ver “Aula” 1). Observem, em 7-B, o que a ““prática”” pode fazer, em auxílio à “teoria”: paralela- mos dois resistores comerciais de 18K (obtemos 9K) e também pa- ralelamos dois resistores ““encon- tráveis”” de 1K8 (obtendo 900R), colocamos esses dois arranjos em série e conseguimos , Óh, maravi- lha, justamente os 9.900 ohms (9K9) que precisávamos! Ai está

o nosso voltímetro (0-10V), preci- so e confiável...

FALANDO EM “PRECISÃO”...

Dissemos ““preciso”...? Bem, essa qualificação dependerá de duas coisas: a inerente precisão do próprio galvanômetro básico (que costuma ser muito boa, que difi- cilmente tais instrumentos são in- dustrialmente feitos para leituras com erros maiores do que 1 ou 2%...) e a exatidão do valor de RM. Confiando que RL tem um va- lor também estabelecido com pre- cisão, temos que adotar, para a “confecção” de RM (ver fig. 7-B) resistores de tolerância tão estreita quanto possível... Se pudermos ob- ter componentes de 1% (quarta fai- xa na cor marrom...), ótimo! Mes- mo, entretanto, que usemos compo- nentes com tolerância de 5% (quar- ta faixa dourada...), ainda teremos uma excelente precisão, para fins práticos! Vejamos: com uma ““mar- gem de erro” de 5%, uma Tensão real, de exato SV poderia ser indi- cada, pelo instrumento, com valo- res entre 4,75V e 5,25V, margens perfeitamente aceitáveis, na maioria das análises ou medições... Lem- brando, entretanto, que a tolerância

TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES .

industrial de 5% é a máxima mar- gem de erro, e que na verdade re- sistores com quarta faixa dourada mostram regularmente uma precisão média melhor do que 2%, o even- tual erro será praticamente “ilegí- vel” (em termos de deslocamento angular do ponteiro do instrumen- tO...).

Outro assunto prático, a res- peito de precisão: notem que o va- lor de RL (Resistência da Bobina do galvanômetro), frente ao valor total de R) (que resulta de RM + RL...) é - na prática - irrisório (1%, matematicamente...). Consideran- do-se tal aspecto, mesmo que use- mos, como RM, um componente comercial no valor de 10K (no lu- gar do arranjo série/paralelo mos- trado em 7-B), a margem de erro final, nas leituras, ainda ficará bas- tante baixa e aceitável!

Como sempre dizemos aqui em ABC: cuidado com “'paranóias” ou meticulosidades descabidas! Devemos, na imensa maioria das si- tuações, optar por condições práti- cas, principalmente considerando que - modernamente - todos os componentes “aceitam” muito bem uma substancial margem nos seus limites e parâmetros, sem que com isso mostrem funcionamento defi- ciente! Assim Vocês podem, perfei- tamente, “fazer” um bom voltíme- tro (0-10V) a partir de um gal- vanômetro de 1 mA em série com um único resistor de 10K...!

- FIG. 8 - que verificamos - e.

provamos - a facilidade de se ob- ter um voltímetro (com qualquer “fundo de escala”) a partir de um simples galvanômetro (os cálculos e implementações são simples...) porque não “inventamos” um multi-voltímetro que, a partir de um único miliamperímetro (é, de longe, o componente mais caro do arranjo...) nos possibilite várias faixas ou escalas da medição...? E “baba”...! Basta anexarmos op- cionalmente, em série com o dito galvanômetro, resistores de diver- sos valores (cada um deles calcu- lado pela fórmula vista, para um determinado valor de Tensão em “fundo de escala”) e aplicar-

RL=M.BAIXA

a a É z ENT.MEDIÇÃO 1K

ImA (2 RLz M.BAIXA <q»

DvD O

1 » ENT.MEDIÇÃO

Fig. 8

mos um método simples e seguro de chaveamento ou escolha! Olhem, na fig. 8-A, como é fácil implementar um voltímetro multi- faixas (1V-10V-100V-1KV) com o mesmo miliamperímetro (0-1 mÃ) usado no exemplo anterior! Notem que, no caso, desprezamos o valor da Resistência Interna (RL) do galvanômetro, sabida- mente baixo... Confiram os cálcu- los (se não confiam na gente...) e vejam que o arranjo, com o único auxílio extra de uma chave de 1 polo x 4 posições (chave de on- das, rotativa...) é perfeitamente funcional. Em 8-D temos um ou- tro arranjo, de idênticas funções e faixas, porém elaborado a partir de resistores com outros valores.

Confiram, para cada posição da

chave de escolha, se o valor ôh- mico total, interposto em série com o pgalvanômetro, não fica “matematicamente” correto...

FIG. 9 - É se não tivermos (ou se não quisermos usar...) uma chave de 1 polo x 4 posições...? Tudo bem... Ainda assim podemos ela- borar um excelente voltímetro multi-faixas, simplesmente dotan- do o conjunto de uma diferente “entrada” de medição para cada

faixa pretendida e calculada! Ob- servem, respectivamente em 9-A e 9-B, a adaptação das idéias bási- cas mostradas em 8-A e 8-B, de modo a não se usar a chave rota- tiva...!

00000 A POLARIDADE...

Ágora tem uma coisa IM- PORTANTE: o galvanômetro, e todo e qualquer arranjo que inclua o instrumento, é polarizado, ou se- ja: tem terminais positivo e negati- vo a serem respeitados! Num 1ns- trumento comercial, adquirido em loja, sempre existe a marcação níti- da dos seus terminais, com os ób- vios símbolos (+) e (-). Se a Cor- rente ou a Tensão forem aplicadas sob polaridade inversa à indicada, a probabilidade de dano ao instru- mento será elevada (o ponteiro ten- derá a defletir “'ao contrário”, para a esquerda, podendo entortar ou mesmo aruinar todo o delicado sis- tema mecânico, eixo, encostos, mo- la, etc., com a eventual “quebra” do galvanômetro...).

Assim, em todos os arran- Jos/exemplos mostrados, levar em consideração as marcações de pola-

TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES

I00v IKv, 1Kyv I00v IOv lv,

e.

UMA ENTRADA PARA CADA

ss ——

UMA ENTRADA PARA CADA

FAIXA DE MEDIÇÃO

ridade, que são IMPORTAN-

- FIG. 10 - descobrimos como é fácil se “fazer” voltímetros a la carte,a partir de um galvanômetro de baixo alcance... Mas tem outro “truque” de ampliação de alcan- ce, no próprio parâmetro básico de medição do instrumento, ou se- ja: podemos ampliar o alcance de modo que um instrumento original de 1 - por exemplo - possa confortavelmente (sem risco de ser “torrado” por sobrecarga...) “ler” Correntes de até 10 mA, 100mA, 1A, ou mais! Na adap- tação como voltímetro, usamos o “truque” de ““seriar”” um resistor, de valor calculado para limitar a Corrente total ao parâmetro má- ximo determinado pelo alcance do galvanômetro... Agora o problema é diferente: temos que permitir a

FAIXA DE MEDIÇÃO

passagem de substancial Corrente pelo sistema de medição, mas de maneira que o instrumento, em sí, apenas “veja” uma parcela dessa Corrente, em intensidade com- patível com o seu alcance... O diagrama da figura mostra como isso pode ser feito: se ““paralelar- mos” ao galvanóômetro (conside- rado aqui como uma mera Re- sistência “RL”...) um Resistor de Shunt ou “Desvio” (RS), com va- lor ôhmico bem mais baixo do que o apresentado pela bobina do instrumento (RL), a Corrente To- tal (IT) se dividirá (na razão in- versamente proporcional aos valo- res óhmicos, como sabemos...), passando por RS o “'grosso” da sua intensidade (IRS) mas transi- tando pelo medidor apenas uma pequena e compatível Corrente (IRL). O importante é que uma rigorosa proporcionalidade é man- tida: se “dobrar” IT, “dobra” também IRL (assim como “'“do-

ENTR. MEDIÇÃO

au VAI SIM, “QUEIMADINHO”! O ÚNICO “MIOLO DURO” QUE TEM POR AQUI É VOCÊ!

« É MUITA “MATEMÁTICA”! A TURMA NÃO VAI “PEGAR”...

bra” IRS, mas isso não vem ao caso...) e assim por diante... Des- sa forma, a indicação dada pelo galvanômetro pode ser diretamen- te “traduzida”, através de uma conveniente escala, naquela “cor- rentona” total (IT). Simplifican- do: com a colocação de um Resis- tor extemo (RS), em paralelo com a Resistência Intema (RL) do galvanômetro, podemos controlar a corrente “assumida” pelo ins- trumento... Calculando adequa- damente o valor de RS, podemos fazer o galvanômetro “alcançar” qualquer Corrente superior ao seu alcance original! A fórmula que permite encontrar o valor de RS é simples:

Onde: “RS” é o valor, em ohms do Resistor shunt (a ser paralela- do com o instrumento), “RL” é a

E)

ep----———.

10

“TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES

Resistência Interna, da bobina (a- gora esse exato valor é importan- te...), “N”” é o número de vezes que pretendemos fazer a escala original “crescer”, ou seja: o fa- tor de multiplicação para o “fun- do de escala”... Se - num exemplo - temos um galvanômetro de 1 e queremos fazer o “bichinho” medir até 1A, o “Nº será equiva- lente a *'1000” (ou 1 dividido por 0,001).

- FIG. 11 - Vamos a um exemplo prático: temos um galvanômetro com alcance de 1 mA, Resistência Interna de 100R, e queremos fa- zer dele um poderoso medidor ca- paz de “alcançar” até 1A. Calcu- lemos:

RS = 0,1001001 (na prática, 0,1R)

Então, conforme mostra o esque- minha da fig. 11, basta paralelar- mos um resistor de OR1 (0,1R) com o dito galvanômetro, para ob- termos um amperímetro, com al- cance de 1A. Agora, sabemos que tem Leitor/“Aluno”, por aí, “preocupado” com a dissipação no tal resistor, que foi dito - e comprovado - que por ele transi- tará o “grosso” da Corrente (rela- tivamente alta) a ser medida... Não por que “esquentar”... Basta utilizar a fórmula de Potên- cia (“wattagem”) ensinada também na 1º“ “Aula” do ABC!

Na verdade, “'a”” fórmula “são” 3, qualquer delas capaz de nos “di- zer” o valor de P (em Watts), a

partir do prévio conhecimento de |

Tensões (V), Correntes (1) ou Re- sistências (R). Uma dessas gran- dezas - a Tensão - nós não temos como prever, matematicamente... Então, entre as 3 fórmulas, deve- mos escolher aquela que “não pe- de” o valor de “V” para o seu cálculo... Ela é:

Vamos, então, calcular a dissi- pação no tal resistor RS, na práti- ca desprezando o valor de RL, que tão pequeno ele é (frente a RS), que podemos considerar toda a Corrente passando por RS (na verdade, um “tiquinho” - a parte “medida” - da Corrente, passa, sim, por RL...). Temos a Corrente máxima (1A) e o valor de RS, ob- tido no cálculo anterior (OR1). Então vamos lá:

P = 0,1W (na prática, um resistor para 1/4W “dará e sobrará”)

Apostamos que o resultado foi bem menor do que Vocês espera- vam, não...? É que, apesar da alta Corrente, um valor resistivo tão baixo quanto OR1 estabelece uma diferença de potencial (Tensão) também tão baixo entre seus ter- minais que a fórmula principal da Potência (P = V x I) seguramente resultará também num valor nu- mericamente baixo! É o que ocor- Tê; s

FÓRMULAS DA POTÊNCIA(WAT TS)

Pe 1x0, Pr Ow

RS(NA PRÁTICAI= OR] n1/4W

A IMPORTÂNCIA (AGORA...) DE “aL”

Não é difícil notar que, na fórmula determinadora do valor do Resistor Shunt, para aumentar o al- cance (em Corrente) de um gal- vanômetro, o valor da Resistência Interna, da bobina (RL) assume importância muito maior do que tal parâmetro tem no cálculo do Resis- tor Multiplicador (RM) destinado a “transformar”” o galvanômetro num voltímetro!

Nesse caso, temos que obter o valor de RL com boa precisão, ou simplesmente lendo sua indicação na escala do instrumento (se o fa- bricante colocou a inscrição lá...) ou medindo-o, com o método des- crito na Seção “TRUQUES & DlI- CAS” da presente “Aula”...

E ONDE OBTER RESISTORES COM VALORES TÃO BAIXOS?

Pela própria “montagem ma- temática” da fórmula, e pelas pro- porcionalidades elétricas envolvi- das, na grande maioria das vezes o valor final obtido para RS será bas- tante baixo, o que, eventualmente, dificultará sua obtenção nas séries comerciais... De novo lembramos que basta usar os “velhos” truques de... PARALELAR vários resisto- res (de série comercial...) até obter o requerido e calculado valor! Não é difícil, e ganha-se ainda, como “bônus” um substancial “reforço” na dissipação geral.

- FIG. 12 - E também para (u- sando um galvanômetro...) fa- zer “correntímetros” de múltiplas faixas, com diversos fundos de escala...? É claro que dá: basta (ver figura) aplicar vários resisto- res shunt (RS), de valores espe- cialmente calculados, estruturan- do também um sistema de chaves ou de entradas independentes que facilite a opção no momento da utilização... Com o mesmo mi- liamperímetro de 0-1 mA usado nos exemplos anteriores, mais três resistores de valores específicos

ce eh VT 2 SR VD O E Te rr 7 O DT

TEORIA 10 - AS MEDIÇÕES E OS MEDIDORES

(todos obtidos com a fórmula ensinada - confiram...), mais uma simples chave rotativa (1 polo x 4 posições) temos um ““correntíme- tro” multi-faixas, com fundos de escala em 1 mA - 10 mA - 100 mA - 1A...! Os valores dos resis- tores são - é verdade - meio es- quisitos, e terão que ser “feitos” com os truques mais do que “manjados” pelos Leitores/Alu- nos”, mas, de resto, a “coisa” é tão fácil quanto o era a criação de um multi-voltímetro!

00000 UM AVISO!

Em termos de medição de Tensão (com o auxílio do Resistor Multiplicador RM), o espectro é bem amplo, e podemos fazer um galvanómetro de boa sensibilidade (baixo alcance, lembram-se...?) “ler”? desde frações de volt, até mi- lhares de volts... na modificação do alcance puramente em Corrente, podemos modificá-lo para cima, mas NÃO para baixo!

Não é possível adaptar-se de maneira simples, um galvanômetro de 0-1 mA para um fundo de escala de - por exemplo - 100uA (salvo com amplificadores de Corrente - os transístores estão pra isso - mas é uma outra história...). Em fu- turas “Aulas” veremos algumas maneiras - bem mais sofisticadas do que a mera anexação de resisto- res de “apoio” - que permitem essa alteração, que envolve o aumento