Quando estamos montando uma fonte de alimentação, carregador, bancada de eletrônica ou qualquer outro equipamento alimentado em corrente contínua, duas informações são particularmente úteis:
qual é a tensão do circuito e quanta corrente está sendo consumida?
Podemos obter essas informações com um multímetro. Mas existem também mostradores digitais de painel, pequenos módulos que podem permanecer instalados no próprio equipamento e indicar continuamente tensão, corrente ou as duas grandezas.
Neste vídeo mostro diferentes instrumentos que podem ser utilizados para medir tensão e corrente em circuitos de corrente contínua (CC).
Medir tensão e medir corrente são coisas diferentes
Antes de falar dos mostradores digitais, é importante entender uma diferença fundamental.
Para medir tensão, o instrumento é conectado em paralelo com os pontos do circuito entre os quais queremos conhecer a diferença de potencial.
De maneira simplificada:
+--------- CARGA ---------+
| |
(+) (-)
| |
+------ VOLTÍMETRO -------+Já a medição de corrente normalmente exige que o instrumento participe do caminho percorrido pela corrente.
Portanto, o amperímetro é colocado em série com a carga.
+ FONTE
|
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AMPERÍMETRO
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|
CARGA
|
- FONTEEssa diferença é muito importante.
Por que não podemos ligar um amperímetro como um voltímetro?
Um voltímetro é projetado para interferir o mínimo possível no circuito e, por isso, normalmente apresenta uma impedância de entrada elevada.
Um amperímetro trabalha de maneira diferente.
Quando utilizamos a entrada de corrente de um multímetro, por exemplo, criamos um caminho pelo qual a corrente deve passar.
Por isso, colocar as pontas de prova em paralelo com uma fonte enquanto o multímetro está configurado para medir corrente pode provocar um curto-circuito. A própria Fluke alerta explicitamente para esse erro.
É uma diferença simples, mas fundamental:
TENSÃO → instrumento em PARALELO
CORRENTE → instrumento em SÉRIEO multímetro é a opção mais versátil
O multímetro digital provavelmente é o instrumento mais conhecido para essas medições.
Com um único equipamento podemos normalmente medir:
tensão, corrente, resistência, continuidade e outras grandezas, dependendo do modelo.
Para medir uma tensão contínua, selecionamos a função correspondente a V DC, conectamos a ponta preta ao COM e a ponta vermelha à entrada de tensão. Depois colocamos as pontas entre os dois pontos que queremos medir.
Para medir corrente, a situação muda: precisamos selecionar a função adequada, utilizar a entrada correta e inserir o multímetro em série com o circuito.
Então por que usar mostradores digitais?
Imagine que estamos construindo uma fonte de alimentação ajustável.
Toda vez que quisermos saber sua tensão de saída, poderíamos pegar o multímetro:
FONTE
↓
MULTÍMETRO
↓
MEDIÇÃOFunciona perfeitamente.
Mas podemos instalar um pequeno voltímetro digital diretamente no painel da fonte:
┌─────────────────────────┐
│ FONTE DE BANCADA │
│ │
│ ┌─────────┐ │
│ │ 12.4 V │ │
│ └─────────┘ │
│ │
│ (+) (-) │
└─────────────────────────┘Assim a leitura fica disponível permanentemente.
É justamente por isso que esses módulos são tão interessantes para projetos caseiros.
Existem mostradores somente para tensão
Uma das versões mais simples é o voltímetro digital de painel.
Ele pode ser utilizado para mostrar continuamente a tensão de uma:
fonte de alimentação, bateria, circuito eletrônico ou sistema de alimentação.
Em alguns módulos, a própria tensão que está sendo medida também pode alimentar o display, desde que esteja dentro da faixa de alimentação permitida pelo fabricante.
Em outros casos existem fios separados para:
alimentação do módulo e entrada de medição.
Por isso, a ligação correta depende do modelo.
Existem também amperímetros digitais
Podemos utilizar um mostrador dedicado exclusivamente à corrente.
Nesse caso aparece uma questão importante: como medir correntes relativamente elevadas sem fazer toda a eletrônica do mostrador suportar diretamente essa corrente?
Uma solução muito utilizada é o shunt.
O que é o shunt de corrente?
O shunt é essencialmente uma resistência de valor muito baixo e conhecido.
A corrente passa por ela e produz uma pequena queda de tensão:
Se conhecemos o valor da resistência e medimos essa pequena tensão, podemos determinar a corrente:
Portanto:
CORRENTE
↓
SHUNT
↓
pequena queda de tensão
↓
CIRCUITO DE MEDIÇÃO
↓
DISPLAYEm módulos destinados a correntes maiores, é comum encontrarmos um shunt externo, enquanto alguns modelos para correntes menores possuem o elemento de medição incorporado ao próprio módulo.
Um único display pode mostrar tensão e corrente
Uma solução muito prática é o módulo que combina:
voltímetro + amperímetro.
Normalmente encontramos duas indicações no mesmo painel:
┌──────────────┐
│ 12.3 V │
│ 1.42 A │
└──────────────┘Isso é especialmente interessante em fontes de bancada.
Em uma única olhada conseguimos saber:
a tensão fornecida e a corrente consumida pela carga.
Existem módulos compactos que fazem justamente essa leitura simultânea de tensão e corrente.
Atenção aos fios dos módulos digitais
Aqui existe uma armadilha para quem compra esses mostradores pela internet.
Dois módulos visualmente muito parecidos podem ter ligações diferentes.
Podemos encontrar versões com três, quatro, cinco ou mais fios, dependendo da maneira como alimentação, medição de tensão e medição de corrente foram implementadas.
Alguns possuem:
alimentação do display
+
entrada de tensão
+
caminho para medição de correnteOutros utilizam uma alimentação independente.
Há ainda versões destinadas a trabalhar com shunt externo.
Portanto, não devemos definir a função de cada fio apenas pela cor.
O correto é verificar o esquema de ligação específico do módulo utilizado.
O próprio mostrador precisa de alimentação
Esse detalhe às vezes causa confusão.
O módulo eletrônico que realiza a medição e acende o display também precisa ser alimentado.
Dependendo do modelo, ele pode utilizar:
a própria fonte que está sendo monitorada
ou
uma alimentação independente.
Há módulos comerciais, por exemplo, que trabalham com alimentação própria na faixa de aproximadamente 4–30 V e conseguem medir uma faixa de tensão diferente daquela utilizada para alimentar o display.
Mas essas faixas não são universais.
Precisamos sempre consultar as especificações do módulo específico.
Um exemplo em uma fonte de bancada
Imagine que construímos uma fonte CC ajustável.
Podemos instalar um mostrador de tensão e corrente:
FONTE AJUSTÁVEL
|
|
+-----+------+
| |
| VOLTÍMETRO |
| + |
| AMPERÍMETRO|
| |
+-----+------+
|
|
CARGAAo girarmos o controle de tensão, observamos imediatamente a mudança no display.
Quando conectamos uma carga, também podemos acompanhar o aumento da corrente.
Isso transforma uma fonte simples em um instrumento muito mais agradável de utilizar na bancada.
O display não substitui necessariamente um bom multímetro
Esses módulos são excelentes para monitoramento.
Mas isso não significa que um pequeno mostrador digital barato tenha necessariamente a mesma precisão, resolução, proteção ou qualidade de um instrumento de bancada ou multímetro adequado.
Podemos utilizar os dois em conjunto.
Por exemplo:
display de painel → monitoramento contínuo
multímetro → conferência, diagnóstico e medições em diferentes pontos
Inclusive, podemos comparar o mostrador instalado com um multímetro de referência para verificar se existe um erro significativo na indicação.
Cuidado com a corrente máxima
Se um módulo informa que mede até determinada corrente, isso não significa que podemos ultrapassá-la.
A corrente percorre trilhas, fios, conectores e, dependendo do projeto, um shunt interno ou externo.
Portanto, precisamos respeitar:
faixa de corrente, faixa de tensão, alimentação do módulo e esquema de ligação especificado pelo fabricante.
Para correntes elevadas, o dimensionamento dos condutores também passa a ser importante.
Polaridade em corrente contínua
Como estamos trabalhando com CC, também precisamos observar a polaridade.
Em um multímetro digital, quando medimos tensão com as pontas invertidas, normalmente o instrumento simplesmente apresenta o sinal negativo.
Por exemplo:
Ligação correta:
vermelho → +
preto → -
12.00 VInvertendo:
vermelho → -
preto → +
-12.00 VIsso é útil inclusive para descobrir a polaridade de uma fonte desconhecida.
Entretanto, não devemos assumir que todo módulo de painel possui a mesma proteção contra inversão de polaridade de um multímetro.
Veja diferentes instrumentos para medir tensão e corrente
No vídeo abaixo mostro diferentes instrumentos utilizados na medição de tensão e corrente em circuitos de corrente contínua, incluindo os pequenos mostradores digitais que podemos incorporar aos nossos projetos.
Esses componentes são particularmente úteis para quem gosta de construir seus próprios equipamentos.
Uma fonte de alimentação, carregador ou painel de testes pode ganhar uma indicação permanente de suas principais grandezas elétricas sem precisarmos utilizar o multímetro o tempo inteiro.
Medir é uma parte fundamental da eletrônica
Montar um circuito e verificar que ele funciona é apenas uma parte do aprendizado.
Quando começamos a medir, conseguimos entender melhor como ele está funcionando.
Podemos observar:
TENSÃO DA FONTE
↓
TENSÃO NA CARGA
↓
CORRENTE CONSUMIDA
↓
POTÊNCIAE, conhecendo tensão e corrente, podemos ainda calcular a potência elétrica em um circuito CC:
Se uma carga estiver funcionando com 12 V e consumindo 2 A:
Ou seja, temos uma carga consumindo aproximadamente 24 watts.
É por isso que voltímetros e amperímetros, sejam instrumentos independentes ou pequenos mostradores digitais incorporados ao projeto, são ferramentas tão úteis para quem está aprendendo e trabalhando com eletrônica.