Megohmetro (INS014)

Escrito por Newton C Braga

Um problema dos multímetros de baixo e médio custo analógicos é que eles não conseguem medir resistência de valores muito altos, acima de 2 ou 3 megohms com boa precisão. Com o simples aparelho que descrevemos isso é possível.



Se o leitor trabalha com resistências elevadas e não possui um multímetro capaz de medi-las eis uma boa sugestão de montagem: um megohmetro.
Com ele é possível medir resistências de até 47 megohms com boa precisão sem a necessidade de um multímetro especial ou mesmo de qualquer recurso adicional.
A precisão depende dos componentes usados e normalmente está dentro das tolerâncias dos próprios dispositivos medidos.
O circuito é alimentado por 4 pilhas pequenas ou uma bateria de 9 V. A durabilidade dos elementos usados na fonte será muito grande já que o teste é rápido o que significa uma utilização por apenas alguns segundos na maioria dos casos.
A indicação é feita por LEDs o que torna o circuito extremamente barato. Na verdade, uma montagem compacta o torna do mesmo tamanho que um multímetro comum do tipo de baixo custo totalmente portátil.
A utilização do aparelho também é muito simples, não exigindo nenhum tipo de cálculo ou procedimento complexo.

Características:
* Escalas: 2 (até 4,7 M? e até 47 M?)
* Alimentação: 6 ou 9 V (pilhas ou bateria)
* Tipo de operação: ponte
* Consumo: 5 a 10 mA (tip)


COMO FUNCIONA
O circuito nada mais é do que uma ponte que deve ser equilibrada com a resistência que deve ser medida.
Os resistores R3 e R4 formam um divisor que aplica na entrada não inversora de um amplificador operacional com altíssima impedância de entrada uma tensão da ordem de 1/10 da tensão de alimentação.
A resistência a ser medida juntamente com a resistência apresentada por um dos potenciômetro selecionados pela chave S2 formam um segundo divisor que aplica a tensão na entrada inversora do amplificador operacional.
Se a tensão aplicada na entrada inversora for menor que a tensão de referência a saída do operacional vai ao nível alto e o LED2 acende. Por outro lado, se a tensão aplicada a entrada inversora for maior que a tensão de referência a saída do operacional vai ao nível baixo e é o LED1 que acende.
Na condição de equilíbrio quando as tensões se igualam os LEDs acendem ao mesmo tempo. Na prática esta tensão não pode ser conseguida com facilidade do ganho muito alto do operacional que dificulta o equilíbrio. No entanto, é possível identificar exatamente o ponto de transição quando um LED apaga e o outro acende.
Assim, movimentando o potenciômetro selecionado, vemos que a tensão que equilibra o circuito ocorre exatamente quando a resistência apresentada pelo potenciômetro corresponde a 1/10 da resistência Rx colocada no circuito.
Desprezamos neste caso R1 que apenas é acrescentada para evitar que, no caso das pontas de prova serem unidas (resistência nula) e os potenciômetros estarem na posição de menor resistência, a fonte de alimentação seja colocada em curto. A figura 1 mostra o que ocorre nesta condição de equilíbrio.


Como conhecemos a resistência dos potenciômetros usados no equilíbrio podemos calibrar sua escala em termos de Rx. Assim, para o potenciômetro de 4,7 M ohms basta dividir seu giro em 10 partes cada uma correspondendo a 4,7 M ohms o que nos leva justamente à escala maior de 47 M ohms.
Para P2 basta dividir seu giro em 10 partes cada qual com 470 k ohms, obtendo-se assim a escala máxima de 4,7 M ohms.
Evidentemente a precisão da medida vai depender tanto da precisão deste componente como dos resistores R3 e R4 usados no divisor de referência.

 


MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo do Megohmetro.


A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.


As pontas de prova devem ser bem isoladas e ligadas ao circuito com fios curtos já que qualquer contacto ou fuga significa uma resistência que pode ser considerada pelo circuito.
Os LEDs podem ser os dois vermelhos comuns ou ainda um vermelho e outro verde.
Os potenciômetros devem ser lineares de boa qualidade pois deles depende a precisão da medida.
Para R3 e R4 o leitor tem duas opções para melhorar a precisão: uma delas consiste em selecionar com o multímetro num lote de resistores dois que tenham valores mais próximos dos desejados. Outra opção consiste em usar unidades de 1% ou 2% de precisão, se elas puderem ser encontradas com facilidade em sua localidade.
Para o circuito integrado recomenda-se usar um soquete. Podem ser experimentados equivalentes com FETs na entrada como os da série TL da Texas.
Na figura 4 temos uma sugestão de caixa para a montagem, observando-se as escalas dos potenciômetros.


Para a fonte de alimentação deve ser usado suporte apropriado ou conector.
Os resistores são todos de 1/8W e os capacitores não são críticos com a possibilidade dos valores serem modificados numa faixa de mais de 100%.

PROVA E USO
Ligue entre as pontas de prova um resistor de 4,7 M ohms e coloque a chave S2 na posição que seleciona P1 (maior escala).
Ligue o aparelho em S1 e vagarosamente vá girando P1 até que se obtenha a comutação dos LEDs. procure ajustar p1 para ficar mais próximo possível do ponto em que isso ocorre. deve ser lido na escala um valor bem próximo dos 4,7 M ohms correspondente ao resistor em teste.
Para usar nunca toque nas pontas de prova durante o teste para não introduzir modificações no valor da resistência medida.
Escolha sempre a escala de acordo com a ordem de grandeza da resistência que deve ser medida.



LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - CA 3140 - circuito integrado, amplificador operacional com FET na entrada
LED1, LED2 - LEDs vermelhos ou de outra cor
Resistores: (1/8W, 5%)
R1, R4 - 10 k ohms
R2 - 47 k ohms
R3 - 100 k ohms
R5, R6 - 1 k ohms
R7 - 2,2 M ohms
P1 - 4,7 M ohms - potenciômetro linear
P2 - 470 k ohms - potenciômetro linear
Capacitores:
C1 - 10 nF - poliéster ou cerâmico
C2 - 10 uF/12 V - eletrolítico
Diversos:
PP1, PP2 - Pontas de prova com garras jacaré
S1 - Interruptor simples
S2 - Chave de 1 pólo x 2 posições
B1 - 6 ou 9 V - 4 pilhas ou bateria
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, botões para os potenciômetros, escalas para os potenciômetros, suporte de pilhas ou conector de bateria, fios, solda, etc.