Quando construímos uma fonte de alimentação ajustável para a bancada, existe uma informação que precisamos consultar o tempo todo: qual é a tensão disponível na saída?
Podemos utilizar o multímetro sempre que quisermos fazer essa verificação. Mas existe uma solução muito mais prática para uma fonte que será utilizada constantemente: instalar um mostrador digital de tensão diretamente no painel.
No vídeo deste artigo mostro justamente essa solução, utilizando um pequeno voltímetro digital para acompanhar permanentemente a tensão da fonte.
É uma modificação relativamente simples, mas que deixa uma fonte caseira muito mais prática de utilizar.
Para que serve o mostrador digital de tensão?
A função é bastante direta.
Se temos uma fonte variável, podemos ajustar sua saída, por exemplo, para:
5 V → 9 V → 12 V → 15 V
Sem um instrumento incorporado, precisamos colocar as pontas do multímetro nos terminais da fonte para saber qual tensão selecionamos.
Com um voltímetro instalado no painel:
ajustamos a tensão → observamos o display → conectamos o circuito
A leitura fica disponível o tempo inteiro.
O voltímetro deve ser ligado em série ou em paralelo?
Essa é uma diferença fundamental entre medição de tensão e corrente.
Para medir tensão, o voltímetro é conectado em paralelo com os pontos entre os quais queremos conhecer a diferença de potencial.
Em uma fonte DC, conceitualmente:
Saída (+) ─── voltímetro ─── Saída (−)
O instrumento observa a diferença de potencial existente entre os dois terminais.
Já um amperímetro, utilizado para medir corrente, normalmente precisa fazer parte do caminho percorrido pela corrente da carga.
Podemos guardar uma regra simples:
voltímetro → paralelo
amperímetro → série
Existem mostradores digitais de dois e três fios
Antes de instalar um desses módulos, precisamos verificar qual modelo temos.
Os pequenos voltímetros digitais de painel podem apresentar diferentes configurações.
Voltímetro de dois fios
Nos modelos simples de dois fios, normalmente os mesmos terminais servem para:
alimentar o instrumento + medir a tensão
Isso facilita bastante a instalação.
O módulo utiliza a própria tensão que está medindo para alimentar seu circuito e o display.
Existe, entretanto, uma consequência: o voltímetro precisa receber uma tensão mínima para conseguir funcionar.
Por isso, um modelo alimentado pela própria tensão pode não conseguir mostrar valores muito próximos de zero.
Voltímetro de três fios
Nos modelos de três fios podemos separar a alimentação do módulo da entrada utilizada para medir a tensão.
Uma configuração comum é:
vermelho → alimentação positiva do mostrador
preto → negativo/comum
amarelo ou branco → entrada da tensão que será medida
Existem, por exemplo, módulos de três fios que trabalham com alimentação entre aproximadamente 4,5 e 28 V e conseguem medir tensões em uma faixa mais ampla por meio do terceiro fio.
Mas atenção: as cores e os limites não são universais. Antes da instalação, devemos verificar as especificações do módulo utilizado.
Por que três fios podem ser melhores em uma fonte variável?
Imagine uma fonte ajustável que consiga chegar próximo de 0 V.
Se o mostrador utiliza a própria saída da fonte para se alimentar, acontece um problema:
reduzimos a tensão → alimentação do mostrador também diminui → display apaga
Um voltímetro de três fios pode resolver essa situação porque podemos alimentar sua eletrônica por uma tensão auxiliar adequada enquanto o terceiro fio monitora a saída variável. Módulos desse tipo compartilham normalmente o negativo como referência entre alimentação e medição.
Assim podemos ter:
alimentação auxiliar → mantém o display funcionando
enquanto:
entrada de medição → acompanha a saída variável da fonte
Podemos alimentar o mostrador pela própria fonte?
Dependendo do módulo e da faixa de tensão, sim.
Em determinados voltímetros de três fios, quando a tensão que será medida também está dentro da faixa permitida para alimentar o instrumento, podemos ligar a alimentação e a entrada de medição ao mesmo ponto.
Em outras palavras:
vermelho + fio de medição → positivo da fonte
preto → negativo da fonte
Alguns módulos comerciais são especificados explicitamente para esse tipo de ligação.
Mas novamente é importante verificar o modelo específico antes de fazer a conexão.
Não confunda faixa de alimentação com faixa de medição
Esse detalhe pode evitar a queima do módulo.
Um voltímetro pode, por exemplo, possuir:
faixa de alimentação: 4,5–28 V
e
faixa de medição: 0–99,9 V
Isso significa que ele pode ser capaz de medir uma tensão maior do que aquela que sua própria alimentação suporta. Um módulo comercial bastante comum apresenta exatamente essa configuração.
Portanto, se o instrumento diz medir até 100 V, isso não significa que podemos aplicar 100 V no fio destinado à sua alimentação.
São entradas com funções diferentes.
O mostrador digital substitui completamente o multímetro?
Eu não consideraria dessa forma.
O voltímetro instalado no painel é excelente para acompanhar rapidamente a tensão da fonte.
Mas o multímetro continua sendo importante para:
verificação de precisão
calibração
diagnóstico
medição em outros pontos do circuito
comparação da leitura
Podemos utilizar o multímetro como referência e comparar:
multímetro = 12,03 V
painel = 12,0 V
Para uma fonte de bancada utilizada em projetos comuns, essa leitura do painel pode ser perfeitamente adequada.
Alguns módulos permitem calibração
Dependendo do modelo, existe um pequeno trimpot de calibração na placa.
Nesse caso podemos utilizar um multímetro confiável como referência.
Por exemplo:
1. Ajustamos a fonte para aproximadamente 10 V
2. Medimos com o multímetro
3. Observamos o mostrador do painel
4. Se necessário, ajustamos cuidadosamente o trimpot
Há módulos de painel que são fornecidos já calibrados, mas permitem um pequeno ajuste posterior por meio desse potenciômetro.
Quantas casas decimais são necessárias?
Isso depende do projeto.
Um mostrador simples pode apresentar algo como:
5,0 V
9,0 V
12,1 V
Para grande parte dos experimentos de bancada, essa resolução já é bastante útil.
Não devemos confundir, entretanto:
quantidade de dígitos ≠ precisão
Um display mostrar várias casas decimais não significa automaticamente que todas elas representem a tensão real com aquela exatidão.
Por isso, para medições críticas, continuamos utilizando um instrumento adequado.
Onde instalar o mostrador?
Uma das vantagens desses pequenos módulos é justamente a facilidade de instalação no painel.
Podemos montar uma fonte com:
display de tensão
controle de ajuste
interruptor
LED indicador
bornes de saída
O resultado começa a se aproximar muito mais de um instrumento de bancada do que de uma placa eletrônica simplesmente colocada dentro de uma caixa.
E essa parte mecânica também faz parte de um bom projeto.
Uma melhoria simples para uma fonte caseira
A diferença de utilização é grande.
Sem o mostrador:
girar potenciômetro → pegar multímetro → conectar pontas → verificar tensão → retirar pontas → conectar projeto
Com o mostrador:
girar potenciômetro → observar tensão → conectar projeto
Para quem utiliza a fonte constantemente, essa pequena mudança torna o trabalho muito mais confortável.
Também podemos acrescentar medição de corrente
O próximo passo natural seria instalar um módulo capaz de mostrar:
tensão + corrente
Existem pequenos instrumentos digitais que combinam voltímetro e amperímetro no mesmo painel.
Mas a ligação se torna diferente porque a medição de corrente exige que o instrumento consiga determinar a corrente que está passando pela carga. Alguns módulos fazem isso por meio de um shunt instalado no caminho da corrente.
Assim, uma fonte caseira pode evoluir para apresentar simultaneamente:
12,0 V
0,35 A
Isso já fornece uma informação muito mais completa sobre o circuito alimentado.
Veja o mostrador digital instalado na fonte
No vídeo abaixo mostro o mostrador digital de tensão utilizado em uma fonte de alimentação, uma solução simples para visualizar continuamente a tensão de saída.
Um componente pequeno que melhora muito a bancada
Esse é mais um daqueles projetos em que não precisamos de um circuito extremamente sofisticado para obter uma melhoria significativa.
Temos:
fonte ajustável
↓
voltímetro digital incorporado
↓
leitura permanente da saída
↓
mais praticidade na bancada
Além disso, o projeto permite compreender conceitos importantes como medição em paralelo, referência comum, alimentação do instrumento, faixa de medição, resolução e calibração.
Para quem constrói suas próprias fontes e instrumentos, um pequeno mostrador digital pode ser uma das modificações mais simples e úteis para a bancada.