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Medidas elétricas

Aula de medidas elétricas
by

Marcos Alfred Brehm

on 12 March 2015

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Transcript of Medidas elétricas

Medidas
elétricas

Galvanômetro
O ou galvanômetro é um instrumento que pode medir correntes elétricas de baixa intensidade, ou a diferença de potencial eléctrico entre dois pontos.

O galvanómetro mais comum é o tipo conhecido como bobina móvel: uma bobina de fio muito fino é montada em um eixo móvel, e instalada entre os pólos de um ímã fixo.

Como o movimento do ponteiro é proporcional à corrente elétrica que percorre a bobina, o valor da corrente é indicado na escala graduada. Através de circuitos apropriados, o galvanômetro pode ler outras grandezas elétricas, como tensão contínua, tensão alternada, resistência, potência, e outras.
Quando circula corrente elétrica pela bobina, se forma um campo magnético que interage com o campo do ímã, e a bobina gira, movendo um ponteiro, ou agulha, sobre uma escala graduada.
Voltímetro
Por exemplo, vamos determinar o valor multiplicador necessário fazer o medidor com 1 mA de final de escala, 500 Ω de resistência da parte móvel ler exatamente no final da escala uma tensão aplicada de 10 Volts. Para fazer isso, precisamos primeiro criar uma tabela de E (tensão) I (corrente) e R (resistor) para os dois componentes em série:
O resistor em série é chamado de "multiplicador", pois multiplica a faixa de trabalho do movimento do medidor, pois divide proporcionalmente a tensão medida através dele.
Observe os valores de resistores multiplicadores utilizados para esses intervalos, e quão estranhos eles são, por isso os designers de voltímetros muitas vezes optam por uma variação do projeto que utiliza valores de resistência mais comuns.
1) Encontre os valores de R1, R2, R3, R4 e R5 para que o voltímetro obedeça o final de cada escala, conforme a figura abaixo:
2) Encontre os valores de R1, R2, R3, R4 e R5 para que o voltímetro obedeça o final de cada escala, conforme a figura abaixo:
RESPOSTAS:

Exercício 1:
R1 = 39 k Ω
R2 = 199 k Ω
R3 = 499 k Ω
R4 = 999 k Ω
R5 = 1.999 M Ω

Exercício 2
R1 = 99 k Ω
R2 = 300 k Ω
R3 = 600 k Ω
R4 = 1 M Ω
R5 = 3 M Ω
Amperímetro
Um resistor shunt para amperímetro permite a medição de valores de corrente muito grandes.
Trata-se de um resistor de valor preciso e conhecido, que é colocado em série com a carga, de modo que toda a corrente a ser medida vai fluir através dele.
A fim de não influenciar no circuito, a resistência do shunt é normalmente muito pequena. A queda de tensão através do shunt é proporcional à corrente que flui através dele. Assim, uma vez que a sua resistência é conhecida, um voltímetro ligado ao mesmo pode resolver o problema.
Na eletrônica, um shunt é um dispositivo que permite que a corrente elétrica passar de um ponto a outro do circuito, criando um caminho de baixa resistência.
O amperímetro é um instrumento utilizado para fazer a medida da intensidade no fluxo da corrente elétrica que passa através da sessão transversal de um condutor. A unidade usada é o Ampère.
O voltímetro é um aparelho que realiza medições de tensão elétrica em um circuito. A unidade apresentada geralmente é o volt.
Para um amperímetro com faixas de 100 mA, 1 A, 10 A e 100 A, as resistências de shunt seriam como abaixo. Note-se que as resistores de intervalo são ligados através do comutador de modo a estar em paralelo com o movimento do medidor.
Uma coisa a ter em conta no dimensionamento resistores de shunt amperímetro é o fator de dissipação de energia.
Ao contrário do voltímetro, os resistores de escala de um amperímetro tem que transportar grandes quantidades de corrente.
Se esses resistores de shunt não são dimensionados adequadamente, podem superaquecer e sofrer danos, ou pelo menos perder precisão devido ao superaquecimento.
Para o exemplo anterior, as dissipações de potência em indicação em grande escala são:
Ohmímetro
Um Ohmímetro é um instrumento de medida elétrica que mede a resistência elétrica. Ou seja, a oposição à passagem da corrente elétrica.
Este modelo original de ohmímetro provinha de uma pequena bateria que aplica uma tensão à resistência. É usado um galvanômetro para medir a corrente elétrica através da resistência. Assim, escala do galvanômetro era marcada em ohms, porque a tensão fixa da bateria garantia que, conforme a resistência diminuísse, a corrente através do medidor aumentaria.
Um tipo de ohmímetro mais preciso possui um circuito eletrônico que fornece uma corrente constante I através da resistência, e outro circuito mede a tensão V sobre a resistência. De acordo com a seguinte equação, derivada da Lei de Ohm, o valor de resistência é dada por:
Num ohmímetro comum, o valor indicado somará a resistência dos cabos...
Uma solução é medir a tensão diretamente na resistência medida, de forma a não haver queda de tensão nos cabos:
O que nos leva a acrescentar cabos até o voltímetro, de forma a haver queda de tensão nos cabos.
Qual a vantagem de 4 fios, então??
Como a resistência interna do voltímetro é alta, a corrente nos cabos do mesmo é baixa.
A queda de tensão nestes cabos, portanto, é INSIGNIFICANTE!
O Galvanômetro não pode ser usado em CA!
Truque 1:
Circuito retificador
Truque 2: Ponteira com base de aço
Multímetro
Escala típica (analógico)
AVOMETER (1920's)
AVOMETER (atual)
Modelo digital
Conversor
Analógico - Digital
Um multímetro ou multiteste é um aparelho destinado a medir e avaliar grandezas elétricas diversas.
Multímetro de bolso
(1920's)
Medição de Potência
Como criar
resistores com
valores específicos?
Erro: Diferença algébrica entre o
valor medido e o valor verdadeiro:


Erro aleatório:

Origina-se de variações temporais ou espaciais, estocásticas ou imprevisíveis.

Não pode ser eliminado, mas pode ser reduzido aumentando-se o número de observações/ensaios
Erro sistemático:

Origina-se de um efeito reconhecido e repetitivo em um valor de medição.

Não pode ser totalmente eliminado, mas pode ser significativamente reduzido quando aplicado um fator de correção.
REPETITIVIDADE:
Variação das medidas obtidas por um único operador, utilizando o mesmo equipamento de medição e método, ao medir repetidas vezes uma mesma grandeza de uma única peça (corpo de prova).
REPRODUTIBILIDADE:
variação das médias obtidas por diferentes operadores utilizando o mesmo equipamento de medição para medir repetidamente uma mesma grandeza de uma única peça (corpo de prova).
Incerteza de medição:
Disperção máxima dos valores medidos.

Exemplo:
A medição de um resistor 470 Ohms medido com 5% de incerteza deverá estar entre 493,5 Ohms e 446,5 Ohms
Exatidão:
Grau de concordância entre o valor medido e o valor verdadeiro.

Precisão:
Conceito qualitativo para caracterizar resultados com erros estatísticos pequenos entre si.
Faixa (range):
é o conjunto de valores compreendidos entre duas indicações extremas, geralmente expresso em termos de seu menor e maior valor.

Exemplos:
Termômetro: 100ºC a 200ºC;
Manômetro: 0 bar a 20 bar;
Contador: 5 dígitos (isto é 99999 pulsos).
Amplitude
é a diferença, em módulo, entre os dois limites de uma faixa nominal de -10V a +10V a amplitude da faixa nominal é 20V.
Sensibilidade
é quociente entre a variação duma indicação dum sistema de medição e a variação correspondente do valor da grandeza medida.

S
=
Variação da saída
/
Variação da entrada
Resolução:
Menor intervalo possível entre duas medidas discretas adjacentes.
ou
A menor variação do sinal de entrada que resultará uma variação mensurável na saída
Resolução
Linearidade: O quanto a curva de saída se aproxima de uma reta.
Ex.: O sistema visual humano possui a característica de ser não-linear. Isso significa que ele não responde de forma proporcional à intensidade de luz em relação à intensidade de brilho. Quando se duplica a intensidade, não se percebe o dobro de brilho da luz.
Definições
Básicas
Exercício
Objetivo: Projetar um multímetro analógico usando um galvanômetro
Corrente no galvanômetro
e escalas
Circuito do multímetro
Encontrar os resistores multiplicadores para as escalas de tensão:
Encontrar os valores
intermediários das escalas:
Encontrar o valor de
Rshunt e das escalas:
Encontrar R e os
valores das escalas:
Encontre R!
R=V/I
Associação
de resistores
Resistor
variável
Qual tem melhor
sensibilidade?
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