Erros de Medidas em Multímetros Digitais (INS582)

Escrito por Newton C Braga

Ao contrário do que muitos pensar, os multímetros digitais também estão sujeitos a erros. Esses erros podem ocorrer nas medidas de correntes DC, correntes AC, e quando os multímetros possuem recursos mais avançados, ma medida de frequências e períodos. Veja neste artigo como eliminar ou reduzir esses erros. O artigo foi baseado em documentação da Keysight (Agilent Technologies).

Nos multímetros digitais comuns, a medida das intensidades da corrente é feita introduzindo-se no circuito um resistor de baixa resistência, através do qual a corrente a ser medida flui. Mede-se então a queda de tensão nesse resistor, conforme mostra a figura 1.

 

Figura 1
Figura 1

 

No entanto, neste caso é preciso considerar inicialmente dois fatores que podem afetar os resultados das medidas. O primeiro é que, por mais baixa que seja, a resistência interna sobre a qual se mede a tensão, por mais baixa que seja ela, não é desprezível e com isso afeta a corrente que está sendo medida.

O segundo é que se deve considerar a presença dos cabos que ligam as pontas de prova e que, quando comparados com a resistência interna do instrumento, não têm uma resistência desprezível.

Para as medidas de resistências também devem ser considerados erros introduzidos pela resistência dos cabos e outros que serão analisados a seguir.

 

Efeitos da Dissipação de Potência

Na medida de resistências, o instrumento faz circular uma corrente pelo dispositivo. Assim, no caso de resistores deve-se tomar cuidado para que a corrente usada pelo instrumento na medida não eleve sua temperatura a ponto de afetar sua resistência. Isso pode ocorrer com resistores que tenham coeficientes de temperatura elevados, conforme sugere a figura 2.

Figura 2
Figura 2

 

Veja na tabela dada a seguir, algumas correntes usadas pelos instrumentos em diversas escalas e quanto de potência um dispositivo sob teste (DUT) vai dissipar à plena escala.

Faixa Corrente de Teste Dissipação do DUT à plena escala
100 Ω 1 mA 100 uW
1 k Ω 1 mA 1 uW
10 k Ω 100 µA 100 uW
100 k Ω 10 µA 10 uW
1 M Ω 5 µA 30 uW
10 M Ω 500 nA 3 µA

 

Efeitos do Tempo de Acomodamento

Quando se mede uma resistência num circuito, deve-se considerar que o circuito em que ela se encontra e mesmo os cabos representam a presença de certa capacitância.

Assim, existe certo intervalo de tempo necessário para que a corrente no dispositivo em teste se estabilize, justamente devido a esta capacitância. Essas capacitâncias podem chegar a valores tão altos como 200 pF, em alguns casos.

Assim, ao se medir uma resistência acima de 100 k Ω, o efeito da capacitância do circuito e do cabo já se faz sentir, exigindo assim que haja um certo tempo para que a medida se complete.

Os erros medida podem então ocorrer se não se esperar esse acomodamento, quer seja no instante em que se realiza a medida, quer seja quando se muda de faixa.

 

Medidas de Altas resistências

Quando se medem resistências elevadas podem ocorrer erros devido a fugas que ocorrem na própria sujeira da placa ou no isolamento dos componentes, conforme mostra a figura 3.

 

 

Figura 3
Figura 3

 

É importante manter limpo a parte do circuito em que medidas de resistências elevadas devem ser feitas. Lembramos que substâncias como o Nylon, filmes de PVC são isolantes relativamente pobres, podendo causar fugas num circuito afetando assim a medida de eventuais resistores ou outros componentes de valores muito altos.

Para que se tenha uma ideia, um isolador de nylon ou PVC pode afetar em 1% a medida de um resistor de 1 M Ω, em condições de umidade algo elevadas.

Esse tipo de problema é muito comum quando se testa resistores de foco de monitores de vídeo e televisores. O valor medido pode estar “abaixo do normal” devido à sujeira acumulada, atraída pela alta tensão do próprio cinescópio.

 

Queda de Tensão

Um outro erro introduzido nas medidas de corrente é devido à tensão de carga do circuito em série. Conforme mostra a figura 4, quando um instrumento é ligado em série com um circuito, um erro é gerado pela tensão que aparece no resistor interno e dos cabos das pontas de prova.

 

 

Figura 4
Figura 4

 

Os mesmos erros são válidos para o caso em que correntes alternadas são medidas. No entanto, no caso das medidas de corrente alternada, os erros devido à carga representada pelo instrumento são maiores, pois temos as indutâncias dos elementos internos do circuito a serem somadas.

 

Erros nas Medidas de Frequência e Período

Os erros nessas medidas ocorrem principalmente quando sinais de baixas intensidades são analisados. A presença de harmônicas, ruídos e outros problemas podem afetar as medidas. Os erros são mais críticos nos sinais lentos.

 

Conclusão

Ao realizar medidas de resistências, correntes e tensões com um multímetro digital é preciso levar em conta que a precisão da medida também depende do modo como o instrumento é usado.

Além disso, é preciso conhecer as suas características para entender a possibilidade de que eventuais diferenças de leituras possam ocorrer.

Não basta encostar as pontas de prova num circuito e acreditar totalmente na indicação que o instrumento vai dar. É preciso saber o que está acontecendo no circuito e principalmente no instrumento, para ver se ele não está sendo “enganado” e passando o resultado enganoso ao operador.

 

Este artigo consiste numa atualização do INS007 publicado em 2012.