Multímetro

Um multímetro digital

Um multímetro ou um multitester, também conhecido como volt/ohm metro ou VOM, é um instrumento electrónico de medição que combina várias funções de medição numa só unidade. Um típico multímetro pode incluir características como a capacidade de medir tensão, corrente e resistência. Os multímetros podem utilizar circuitos analógicos ou digitais – multímetros analógicos e multímetros digitais (frequentemente abreviados DMM ou DVOM.) Os instrumentos analógicos são normalmente baseados num micro-metro cujo ponteiro se move sobre uma escala de calibração para todas as diferentes medições que podem ser feitas; os instrumentos digitais normalmente exibem dígitos, mas podem exibir uma barra de um comprimento proporcional à quantidade medida.

Um multímetro pode ser um dispositivo manual útil para a detecção de falhas básicas e trabalho de campo ou um instrumento de bancada que pode medir com um grau de precisão muito elevado. Podem ser utilizados para solucionar problemas eléctricos numa vasta gama de dispositivos industriais e domésticos, tais como equipamento electrónico, comandos de motor, aparelhos domésticos, fontes de alimentação, e sistemas de cablagem.

• 1 Quantidades medidas
• 2 Resolução
  • 2.1 Digital
  • 2.2 Analógico
• 3 Precisão
• 4 Sensibilidade e impedância de entrada
• 4 Tensão de carga
• 5 Detecção de corrente alternada
• 6 Ver também
• 7 Referências

Quantidades medidas

Multímetros contemporâneos podem medir muitas quantidades. As comuns são:

• Tensão, alternada e directa, em volts.
• Corrente, alternada e directa, em amperes.
  A gama de frequência para a qual as medições AC são precisas deve ser especificada.

• Resistência em ohms.

Adicionalmente, alguns multímetros medem:

• Capacidade em farads.
• Condutividade em siemens.
• Decibéis.
• Ciclo de trabalho como percentagem.
• Frequência em hertz.
• Indutância em henrys.
• Temperatura em graus Celsius ou Fahrenheit, com uma sonda de teste de temperatura apropriada, frequentemente um termopar.

Multímetros digitais podem também incluir circuitos para:

• Continuidade; bipa quando um circuito conduz.
• Díodos (medindo a queda frontal de junções de díodos, isto é, díodos e junções de transistores) e transistores (medindo o ganho de corrente e outros parâmetros).
• Verificação de baterias simples de 1,5 volts e 9 volts. Esta é uma escala de tensão carregada por corrente. A verificação da bateria (ignorando a resistência interna, que aumenta à medida que a bateria se esgota), é menos precisa quando se utiliza uma escala de voltagem DC.

Resolução

Digital

A resolução de um multímetro é frequentemente especificada em “dígitos” de resolução. Por exemplo, o termo 5½ dígitos refere-se ao número de dígitos apresentados no visor de um multímetro.

Por convenção, um meio dígito pode exibir um zero ou um, enquanto um dígito de três quartos pode exibir um algarismo superior a um mas não nove. Normalmente, um dígito de três quartos refere-se a um valor máximo de 3 ou 5. O dígito fracionário é sempre o dígito mais significativo no valor apresentado. Um multímetro de dígitos 5½ teria cinco dígitos completos que exibiriam valores de 0 a 9 e um dígito e meio que só poderia exibir 0 ou 1. Um tal contador poderia exibir valores positivos ou negativos de 0 a 199,999. Um medidor de dígitos 3¾ pode exibir uma quantidade de 0 a 3,999 ou 5,999, dependendo do fabricante.

Embora uma visualização digital possa ser facilmente ampliada em precisão, os dígitos extra não têm valor se não forem acompanhados de cuidado na concepção e calibração das porções analógicas do multímetro. Medidas significativas de alta resolução requerem uma boa compreensão das especificações do instrumento, bom controlo das condições de medição, e rastreabilidade da calibração do instrumento.

Especificar “contagens de visualização” é outra forma de especificar a resolução. As contagens de visualização dão o maior número, ou o maior número mais um (para que o número de contagem pareça mais agradável) que a visualização do multímetro pode mostrar, ignorando um separador decimal. Por exemplo, um multímetro de 5½ dígitos também pode ser especificado como um contador de 199999 ou um multímetro de 200000 dígitos de contagem. Muitas vezes, a contagem do mostrador é apenas chamada a contagem nas especificações do multímetro.

Analógico

A resolução dos multímetros analógicos é limitada pela largura do ponteiro da escala, vibração do ponteiro, precisão da impressão das escalas, calibração do zero, número de intervalos, e erros devidos à utilização não-horizontal do visor mecânico. A precisão das leituras obtidas é também muitas vezes comprometida pela contagem incorrecta de marcas de divisão, erros de aritmética mental, erros de observação de paralaxe, e uma visão menos que perfeita. São utilizadas escalas espelhadas e movimentos maiores do medidor para melhorar a resolução; a resolução equivalente a dois dígitos e meio a três dígitos é habitual (e é geralmente adequada à precisão limitada necessária para a maioria das medições).

As medições de resistência, em particular, são de baixa precisão devido ao típico circuito de medição de resistência que comprime fortemente a escala com os valores de resistência mais elevados. Medidores analógicos baratos podem ter apenas uma única escala de resistência, restringindo seriamente o alcance de medições precisas. Tipicamente um contador analógico terá um ajuste de painel para definir a calibração de zero ohms do contador, para compensar a tensão variável da bateria do contador.

Precisão

Multímetros digitais geralmente fazem medições com precisão superior às suas contrapartidas analógicas. Os multímetros analógicos padrão medem com uma precisão tipicamente de três por cento, embora sejam feitos instrumentos de maior precisão. Os multímetros digitais portáteis padrão são especificados para terem uma precisão tipicamente de 0,5% nas gamas de tensão DC. Os multímetros de bancada principal estão disponíveis com uma precisão especificada de melhor que ±0,01%. Instrumentos de qualidade laboratorial podem ter precisões de algumas partes por milhão.

Os valores de precisão precisam de ser interpretados com cuidado. A precisão de um instrumento analógico refere-se geralmente à deflexão em escala real; uma medição de 10V na escala de 100V de um metro de 3% está sujeita a um erro de 3V, 30% da leitura. Os contadores digitais normalmente especificam a precisão como uma percentagem da leitura mais uma percentagem do valor da escala completa, por vezes expressa em contagens e não em termos percentuais.

A precisão citada é especificada como sendo a da gama inferior de milivolts (mV) DC, e é conhecida como a figura “precisão básica DC volts”. Gamas de tensão DC mais elevadas, corrente, resistência, AC e outras gamas terão normalmente uma precisão inferior à do valor básico de DC volts. As medições CA só satisfazem a precisão especificada dentro de uma gama específica de frequências.

Os fabricantes podem fornecer serviços de calibração para que novos contadores possam ser adquiridos com um certificado de calibração indicando que o contador foi ajustado a padrões rastreáveis, por exemplo, ao US National Institute of Standards and Technology (NIST), ou a outro laboratório nacional de padrões.

O equipamento de teste tende a sair da calibração ao longo do tempo, e a precisão especificada não pode ser confiada indefinidamente. Para equipamento mais caro, os fabricantes e terceiros prestam serviços de calibração de modo a que o equipamento mais antigo possa ser recalibrado e recertificado. O custo de tais serviços é desproporcional para equipamento barato; no entanto, não é necessária uma precisão extrema para a maioria dos testes de rotina. Os multímetros utilizados para medições críticas podem fazer parte de um programa de metrologia para assegurar a calibração.

Sensibilidade e impedância de entrada

Quando usado para medir tensão, a impedância de entrada do multímetro deve ser muito alta em comparação com a impedância do circuito a ser medido; caso contrário, o funcionamento do circuito pode ser alterado, e a leitura será também imprecisa.

Os contadores com amplificadores electrónicos (todos os multímetros digitais e alguns contadores analógicos) têm uma impedância de entrada fixa suficientemente alta para não perturbar a maioria dos circuitos. Isto é frequentemente um ou dez megohms; a padronização da resistência de entrada permite a utilização de sondas externas de alta resistência que formam um divisor de tensão com a resistência de entrada para estender a gama de tensão até dezenas de milhares de volts.

A maioria dos multímetros analógicos do tipo ponteiro móvel não tem tampão, e extrai corrente do circuito em teste para desviar o ponteiro do contador. A impedância do contador varia em função da sensibilidade básica do movimento do contador e do intervalo seleccionado. Por exemplo, um contador com uma sensibilidade típica de 20.000 ohms/volt terá uma resistência de entrada de dois milhões de ohms no intervalo de 100 volts (100 V * 20.000 ohms/volt = 2.000.000 ohms). Em cada gama, à voltagem total da gama, é retirada do circuito em teste a corrente total necessária para desviar o movimento do contador. Os movimentos do contador com menor sensibilidade são aceitáveis para testes em circuitos onde as impedâncias da fonte são baixas em comparação com a impedância do contador, por exemplo, circuitos de potência; estes contadores são mecanicamente mais robustos. Algumas medições em circuitos de sinal requerem movimentos de sensibilidade mais elevados de modo a não carregar o circuito em teste com a impedância do medidor.

Por vezes a sensibilidade é confundida com a resolução de um contador, que é definida como a mais baixa mudança de tensão, corrente ou resistência que pode alterar a leitura observada.

Para os multímetros digitais de uso geral, a gama de tensão mais baixa é tipicamente várias centenas de milivolts CA ou CC, mas a gama de corrente mais baixa pode ser de várias centenas de miliamperes, embora estejam disponíveis instrumentos com maior sensibilidade de corrente. A medição de baixa resistência requer a subtracção da resistência do chumbo (medida através do toque nas sondas de teste em conjunto) para melhor precisão.

A extremidade superior das gamas de medição dos multímetros varia consideravelmente; medições superiores a talvez 600 volts, 10 amperes, ou 100 megohms podem requerer um instrumento de teste especializado.

Tensão de carga

Qualquer amperímetro, incluindo um multímetro numa gama de corrente, tem uma certa resistência. A maioria dos multímetros mede inerentemente a tensão, e passa uma corrente a ser medida através de uma resistência de derivação, medindo a tensão desenvolvida através dela. A queda de tensão é conhecida como a tensão de carga, especificada em volts por amperímetro. O valor pode variar em função do intervalo que o contador selecciona, uma vez que diferentes intervalos usam normalmente resistências de derivação diferentes.

A tensão de carga pode ser significativa em circuitos de baixa voltagem. Para verificar o seu efeito na precisão e no funcionamento do circuito externo, o contador pode ser comutado para gamas diferentes; a leitura da corrente deve ser a mesma e o funcionamento do circuito não deve ser afectado se a tensão de carga não for um problema. Se esta tensão for significativa, pode ser reduzida (reduzindo também a exactidão e precisão inerentes à medição) através da utilização de uma gama de corrente superior.

Detecção de corrente alternada

Uma vez que o sistema indicador básico num contador analógico ou digital responde apenas a corrente contínua, um multímetro inclui um circuito de conversão CA para CC para efectuar medições de corrente alternada. Os contadores básicos utilizam um circuito rectificador para medir o valor absoluto médio ou de pico da tensão, mas são calibrados para mostrar o valor do quadrado médio calculado (RMS) para uma forma de onda sinusoidal; isto dará leituras correctas para a corrente alternada tal como é usada na distribuição de energia. Os guias do utilizador para alguns desses medidores dão factores de correcção para algumas formas de onda simples não sinusoidais, para permitir o cálculo do valor equivalente do quadrado médio da raiz (RMS) correcto. Os multímetros mais caros incluem um conversor AC para DC que mede o verdadeiro valor RMS da forma de onda dentro de certos limites; o manual do utilizador do medidor pode indicar os limites do factor de crista e a frequência para a qual a calibração do medidor é válida. A detecção RMS é necessária para medições em formas de onda periódicas não-inusoidais, tais como as encontradas em sinais de áudio e drives de frequência variável.

Ver também

• Ammetro
• Avómetro
• Equipamento de ensaio electrónico
• Medidor (electrónica)
• Ohmímetro
• Voltimetro