O multímetro digital
Tensão, resistência e corrente elétrica. Em algum momento da vida, certamente você já ouviu falar dessas três grandezas físicas, tamanhas são as suas importâncias para o funcionamento do mundo hoje, desde iluminação pública e assistir a um jogo de futebol no sofá de sua casa até lançar foguetes no espaço. Neste tutorial, iremos aprender sobre as funções mais comuns de um multímetro digital, como utilizá-lo para medir tais grandezas e como interpretar as informações que ele nos fornece.
O multímetro, também chamado de multiteste, é um instrumento praticamente obrigatório no pacote de qualquer entusiasta da área.
Mãos à obra – Conhecendo o multímetro
Componentes necessários
Este tutorial será feito baseado principalmente no multímetro digital HM-1100, disponível à venda no site da Vida de Silício. Contudo, as informações aqui contidas podem ser levadas para a grande maioria dos outros modelos de qualquer marca, pois o princípio de funcionamento destes são exatamente iguais, alterando-se características como os níveis de medição permitidos para cada grandeza, além de funções adicionais que podem ou não estar incluídas.
Alerta de segurança
Note que este multímetro possui a inscrição “CAT III” próxima ao terminal de entrada “COM”. Por vezes despercebida, essa é uma caracterização de extrema importância entre esses instrumentos pois ela diz respeito, basicamente, ao nível de proteção que o aparelho fornece ao usuário, variando do “CAT I” ao “CAT IV”, sendo o “CAT IV” o nível mais elevado de proteção. Para efeitos práticos, recomenda-se, em relação ao uso:
- CAT I (ou superior): Equipamentos eletrônicos (sinais).
- CAT II (ou superior): Redes domésticas (tomadas de alimentação de eletrodomésticos, etc).
- CAT III (ou superior): Painel de distribuição; barramentos.
- CAT IV: Linhas de baixa tensão (poste até residência).
Considera-se uma boa prática de operação sempre colocar uma ponta de prova preta no borne de entrada “COM”, que nada mais é que um borne comum a todos os outros, e nos demais, de acordo com a medição a ser realizada, uma ponta de prova vermelha.
Principais funcionalidades
– Medindo tensão elétrica
Uma das funções mais comuns de um multímetro é a medição de tensão elétrica entre dois pontos quaisquer (lembre-se que a tensão elétrica é simplesmente a diferença de potencial existente entre dois pontos). Essa tensão pode ser alternada (como nas tomadas residenciais) ou contínua (como baterias em geral).
Sabendo disso, se você deseja medir a tensão elétrica de uma fonte contínua, como a de uma pilha, o primeiro passo é posicionar a chave rotativa do aparelho de modo a deixá-la na posição de seção correspondente à tensão contínua conforme veremos em seguida. Note que, para esta seção, neste instrumento, teremos os seguintes valores:
- 200 m (até 0,2 Volts em corrente contínua);
- 2 (até 2 Volts em corrente contínua);
- 200 (até 200 Volts em corrente contínua);
- 600 (até 600 Volts em corrente contínua).
Se a faixa de grandeza da tensão a ser medida é desconhecida, é uma prática comum utilizar-se da maior escala disponível (nesse caso, 600 V) e efetuar a medição. Caso a escala escolhida seja muito superior ao valor mostrado, então altera-se a escala para a mais próxima e ainda superior ao valor lido e efetua-se novamente a medição. Assim, o valor lido terá uma precisão maior.
No caso de fontes de tensão contínua, como dissemos antes, é uma boa prática sempre conectar a ponta de prova preta, já conectada na entrada “COM” do instrumento, ao borne ou terminal negativo da fonte em questão e a ponta de prova vermelha, também já conectada à entrada referente à tensão, ao terminal positivo da fonte. Do contrário, como veremos mais adiante, o valor exibido pelo aparelho virá acompanhado de um sinal negativo, indicando que a polaridade está invertida.
No caso de fontes de tensão alternadas, como a tomada de sua casa, por exemplo, essa polaridade não faz diferença, pois, como o nome sugere, as polaridades se alternam ao longo do tempo e por isso, não há um negativo ou um positivo. A medição é feita da mesma maneira que em uma fonte contínua, devendo-se apenas atentar-se para colocar a chave rotativa na posição referente à medição de tensão alternada conforme veremos em seguida.
– Medindo resistência elétrica
Atenção: Por questões de segurança, sempre que se for medir a resistência elétrica de um qualquer componente, certifique-se de que o mesmo não está energizado.
Na prática, a medição de resistência elétrica seguirá os mesmos preceitos dos enunciados acima, em tensão elétrica. Todos os multímetros digitais possuem a característica de um único borne de entrada tanto para tensão quanto para resistência. De fato, note que o modelo utilizado (HM 1100), inclusive, ainda usa esse mesmo borne para a medição de corrente elétrica na escala de miliamperes – essa configuração final pode variar de instrumento para instrumento, alguns possuindo um borne adicional para essa última grandeza.
Assim, para medir a resistência elétrica entre dois pontos, basta conectar as pontas de provas à estes pontos (lembre-se de que o circuito deve estar desenergizado).
– Medindo corrente elétrica
A “função amperímetro” de qualquer multímetro é um quesito bastante sensível enquanto que na “função voltímetro” bastava ligar as pontas de prova do instrumento aos terminais do elemento que se pretendia medir, em uma configuração que chamamos de ligação em paralelo. Para medir a corrente elétrica de um componente em um circuito precisa-se posicioná-lo de forma a deixá-lo em série (ligação em série) com o componente em questão. E, claro, se desejamos medir a corrente elétrica, é necessário que o circuito esteja energizado, ou seja, em pleno funcionamento (nos casos da tensão elétrica e resistência elétrica, este não era um requisito).
Note que, para a ligação em série, seria necessário desconectar o componente da fonte de alimentação, de modo a colocar o multímetro entre estes dois elementos (assim, a corrente que passar pelo componente também passará pelo multímetro).
Atenção: Se conectarmos o multímetro em paralelo com o componente e utilizarmos a escala de corrente, certamente criaremos um curto-circuito que poderá danificar instantaneamente o instrumento, além de um possível acidente. Isto ocorre porque na função amperímetro, o multímetro fica com a resistência elétrica quase nula (de fato, quanto menor for este valor, melhor será a medição do aparelho) e com isso, é necessário que haja pelo menos uma resistência em série com o mesmo para o controle da corrente elétrica. Note que, pela Lei de Ohm, temos:
I = V/R
em que i representa a intensidade da corrente elétrica, em amperes (A); V representa a tensão elétrica, em Volts (V); e R representa a resistência elétrica, em Ohms (Ω). Como na função amperímetro R estará próximo de zero, para qualquer valor de V teremos facilmente uma corrente absurdamente alta, caracterizando um curto-circuito.
Pelas razões acima, não recomenda-se o uso do multímetro para medição de corrente elétrica – especialmente para valores em que seja necessário utilizar a escala de amperes (A), em detrimento da de miliamperes (mA). Recomenda-se, para a medição de correntes, o uso de alicates amperímetros, cuja operação é extremamente intuitiva e mais segura.
Realizando experiências práticas
Pegue uma pilha nova e vamos confirmar sua tensão. Primeiro, como já sabemos, conectamos as pontas de provas no multímetro de modo que, a ponta preta no borne de entrada “COM” e a vermelha, no borne de entrada com o símbolo “V”, referente à Volts. Em sequência, colocamos o multímetro na escala de tensão contínua neste ponto, é importante observarmos que como o valor máximo esperado é de 1,5 V, deixaremos a chave rotativa em “2”, pois assim, o multímetro estará preparado para fazer uma medição de tensão contínua de no máximo 2 Volts.
Agora, basta conectar a ponta de prova vermelha ao terminal positivo da pilha e simultaneamente colocar a ponta de prova preta em seu terminal negativo; dessa forma, o multímetro deverá informar a diferença de potencial existente entre os terminais da pilha.
Se invertermos a ligação das pontas de provas em relação aos terminais da pilha, como já dito, teremos um sinal negativo no display do multímetro, de forma a sinalizar que a polaridade está invertida
Para tensão alternada, o procedimento é o mesmo. Desta vez, porém, não haverá “polaridade invertida”, visto que não há terminais positivos e negativos fixos (daí o nome “alternada”). Certamente as tomadas de sua casa possuem esse tipo de tensão e para medir ela procedemos da seguinte maneira: em primeiro lugar, para alterar a escala do multímetro, recomenda-se desconectar pelo menos uma das pontas de prova, para evitar contato com possíveis partes energizadas de circuitos. Feito isso, posicionamos a chave giratória na parte de tensão alternada. No nosso caso, temos duas possibilidades: 600 e 200. Como não sabemos se determinada tomada é 127 V ou 220 V, escolhemos “600”, ou seja, deixamos o multímetro preparado para uma medição de tensão alternada de no máximo 600 Volts. Assim feito, reconectamos a ponta de prova previamente retirada do borne de entrada e procedemos da mesma maneira que em tensão contínua.
A leitura obtida foi de 119V, que é menor que 200V. Assim, a escala mais indicada para essa leitura é a de “200”. Desconectamos novamente uma das pontas de prova do borne de entrada (e também da tomada), e mudamos a chave giratória para “200”. Fazemos a medição novamente.
Note que a leitura do multímetro agora é mais precisa, com mais algarismos significativos. Isso porque agora a escala está melhor ajustada para este valor de tensão. Se invertermos a polaridade das pontas de prova em relação à tomada, nenhuma diferença será notada. Além disso o valor lido pode ser um pouco oscilante, devido à instabilidade da tensão da rede de energia.
Por fim, mediremos resistência elétrica. Pode-se medir a resistência de qualquer componente, mas, por simplificação, mediremos a resistência elétrica de nosso próprio corpo. Posicionaremos o multímetro em sua função “ohmímetro”, na escala para resistência elétrica. Em nosso caso, como não sabemos a resistência de nosso corpo, deixaremos no valor máximo, que no multímetro utilizado é “20M”, equivalente a 20 milhões de Ohms – dessa forma, o multímetro estará preparado para medir uma resistência elétrica de até 20.000.000 Ohms.
Seguramos uma ponta de prova em uma mão, e a outra ponta de prova com a outra mão.
O valor obtido com essa prática foi de 1.58, o que equivale a uma resistência elétrica interna de aproximadamente 1,58MΩ de nosso corpo. Esse valor varia consideravelmente dependendo da força com que as pontas são seguradas, a área de contato dos dedos com essas pontas, umidade do corpo, entre outros parâmetros. Qual o valor obtido por você? Maior ou menor que o nosso? Quem estaria mais “protegido” em caso de tomar o mesmo choque elétrico? Deixe sua resposta nos comentários!
Desafio
Faça a medição de resistência elétrica em outros pontos de seu corpo, como, por exemplo, entre a mão esquerda e o antebraço esquerdo; entre a mão esquerda e sua perna direita; entre outros. O que você pôde observar dos valores obtidos? Entre quais pontos você afirmaria obter o maior valor possível?
Considerações finais
Esperamos que tenha gostado deste tutorial que, embora seja de um instrumento relativamente simples, é, sem dúvida alguma, um dos mais utilizados no meio da elétrica e eletrônica em geral. Lembramos que, ainda, este equipamento não se limita às funções aqui explicitadas: há ainda funções como continuidade, diodo e outros (alguns multímetros têm inclusive uma parte para teste de transistores!). Este com certeza um equipamento must have para todo e qualquer entusiasta da área, e, com sorte, acrescentamos aqui algo ao seu conhecimento! Qualquer dúvida, sugestão, elogio ou crítica, basta deixar nos comentários.
Equipe de eficiência energética da Universidade Federal de Minas Gerais