O que falta na sua bancada de montagens eletrônicas? Um multímetro para testar componentes e verificar circuitos? Se você não tem um multímetro comercial para seus trabalhos de eletrônica, por seu custo relativamente alto, que tal começar com um simples, montado por você mesmo?
Sempre salientamos a importância do multímetro como o instrumento primeiro e mais importante da bancada de todo montador de aparelhos eletrônicos. Capaz de medir tensões, resistências e correntes, este instrumento, quando corretamente utilizado, pode não só servir para testar quase todos os componentes comuns como também para detectar falhas de funcionamento de aparelhos, fazer ajustes ou simplesmente comprovar circuitos.
Os multímetros, ou Volt-Ohm-Miliamperímetros como também são chamados, são instrumentos de prova que servem para medir três grandezas elétricas basicamente: tensões, correntes e resistências.
Nas casas de equipamentos eletrônicos os leitores podem ver multímetros dos mais variados tipos, que se diferenciam pelo número de medidas que podem fazer e também pela sua sensibilidade que indica de que modo o instrumento não influi no que está sendo medido. (figura 1)
Se bem que, relativamente aos custos, os multímetros sejam de todos os instrumentos os mais acessíveis aos estudantes, principiantes e amadores de menos recursos, acreditamos que a maioria dos leitores ainda não possua um destes em sua bancada.
Assim, utilizando como base um instrumento de boa sensibilidade que é o VU-meter, que pode ser encontrado a baixo custo na maioria das casas de material eletrônico, resolvemos projetar um multímetro de baixo custo, e que dentro das exigências da maioria dos nossos projetos, pode ser de grande ajuda aos montadores.
Nosso instrumento, como multímetro simplificado, possui três escalas de tensões que permite a medida desta grandeza na faixa de 1 à 100V com boa precisão, e além disso uma escala para medida de resistências. Montado numa pequena caixa plástica, com sua própria bateria interna de grande autonomia, este aparelho é totalmente portátil e, portanto, de manuseio extremamente fácil (figura 2).
Os leitores que não possuem um multímetro ainda, sem dúvida depois de sua montagem não entenderão como puderam ficar tanto tempo sem a ajuda dele em sua bancada!
O CIRCUITO
O princípio de funcionamento deste multímetro é o mesmo dos multímetros profissionais, com a diferença que usamos um instrumento de baixo custo com uma escala menor, o que de certo modo não permite a obtenção de uma excelente precisão. Assim, enquanto os instrumentos de boa qualidade têm uma precisão na faixa de 1 ou 2%, o nosso poderá ser ajustado a ponto de chegar a uns 5% de precisão. Se considerarmos, entretanto, que a maioria dos aparelhos eletrônicos exige componentes cuja precisão não seja melhor que 10%, o instrumento estará muito além do que precisamos para os trabalhos práticos.
Na figura 3 temos então um diagrama de blocos que representa o nosso instrumento.
O bloco principal, sem dúvida, é o que corresponde ao instrumento, um medidor de corrente (VU) que no caso exige uma corrente de 200pA para deflexão total de sua agulha. Em função destes 200pA é que são calculados os demais componentes do circuito, que determinam o que ele pode medir e com que precisão.
Assim, para a escala de tensões, o que se faz é ligar um trimpot em série com o instrumento de tal modo que, com uma determinada tensão de entrada, tenha-se uma deflexão total do instrumento, fixando-se o fundo da escala.
Assim, no nosso caso, com uma resistência da ordem de 5k, correspondente ao trimpot e resistência interna do instrumento, com 1V na entrada temos uma corrente de 200 pA (1/200pA). Isso significa que, com o simples acréscimo do trimpot ajustado para esta resistência, temos já a operação do instrumento corno voltímetro de O à 1V, ou seja, capaz de medir tensões entre 0 e 1V. (figura 4)
Com um trimpot ajustado para termos uma resistência total de 50k, teremos a corrente de 200 µA de fundo de escala, com 10V, o que significa que podemos então medir tensões de 0 à 10V. É a segunda escala do instrumento. E, igualmente, com uma resistência total de 500k, a tensão máxima chegará à 100V. É a terceira escala do instrumento. No projeto final, teremos as três escalas, com três trimpots pré-ajustados cuja ligação é escolhida pela colocação das pontas de prova em bornes apropriados. (figura 5)
Veja o leitor que se dividirmos o fundo de cada escala pelo valor de resistência total do instrumento teremos sempre o mesmo valor:
1 volt dividido por 5k = 5k
10 volts dividido por 50k = 5k
100 volts dividido por 500k = 5k
Este valor constante é a sensibilidade do instrumento, no caso 5k ou 5 000 ohms por volt. Podemos considerar este valor excelente se comparados com os instrumentos comerciais cuja faixa de sensibilidade dos mais acessíveis está entre os 1000 e 10 000 ohms por volt (quanto maior este valor, melhor é o instrumento). Temos a seguir o bloco para a medida de resistências.
Para medir resistências o que se faz é aplicar uma tensão e verificar a corrente circulante. Esta corrente, de acordo com a lei de Ohm, é inversamente proporcional à sua resistência.
Assim, para o setor de medida de resistência usamos uma bateria interna de 3V, formada por duas pilhas e um trimpot para o ajuste do ponto de funcionamento. (figura 6)
Sem resistência no circuito devemos ajustar o trimpot para a corrente máxima no instrumento. Este ajuste será necessário sempre, pois com o tempo a bateria se desgasta mudando, portanto, a tensão aplicada.
A seguir, intercalando a resistência desconhecida no circuito teremos uma corrente menor. A corrente será reduzida à metade quando a resistência do instrumento (instrumento mais trimpots) for igual à resistência que está sendo medida. No-nosso caso, esta corresponde a um valor da ordem de 30k que será justamente o meio da escala.
Veja então, que a escala de resistência não é linear, pois teremos à sua direita, no máximo, o ponto de resistência zero, no meio a resistência da ordem de 30k e à esquerda, com corrente nula, uma resistência infinita (figura 7). Este tipo de escala é característico dos instrumentos tipo série para a medida de resistências.
O valor de 30k no meio da escala pode ser considerado bom para os trabalhos práticos realizados por estudantes e amadores.
Completamos nossa descrição do circuito com os diodos em paralelo e em oposição junto ao instrumento. Sua função é muito importante: proteger o VU no caso do leitor fazer uma ligação errada e resolver por exemplo medir uma tensão muito alta na escala de 0-1V, ou medir tensões com as pontas ligadas aos terminais de resistência. O excesso de corrente não queima o instrumento, abrindo apenas um fusível de proteção.
OS COMPONENTES
Todos os componentes para esta montagem são comuns, podendo ser encontrados com facilidade nas casas especializadas ou mesmo aproveitados de sua sucata. Em especial sugerimos uma escolha "caprichada" da caixinha, já que se trata de algo muito especial na sua bancada.
Uma caixa plástica com as dimensões indicadas na figura 8, ou de acordo com o instrumento escolhido, não oferecerá dificuldade aos leitores.
Com relação aos componentes eletrônicos, começamos com o VU que é o mais importante.
O VU recomendado é o de 200 µA (comum), não importando sua escala já que esta poderá ser alterada. Os tipos de 0-1 mA podem também ser usados, mas a sensibilidade do instrumento ficará reduzida para 1000 ohms por volt e o novo centro da escala de resistência será em 6k.
Os diodos podem ser de qualquer tipo, de silício como o 1 N4001, 1 N4002, 1 N914 ou seus equivalentes. Os resistores são todos de 1/8W com tolerância de 10% ou mais, já que um ajuste prévio de funcionamento nos trimpots evitará a influência destes componentes no circuito.
Os trimpots são todos comuns, com os valores indicados na lista de material ou pouco maiores.
Temos ainda um fusível de 100 mA e também o suporte para duas pilhas que completam o circuito interno. A ligação das pontas de prova é feita por meio de bornes. São usados 5 bornes, que devem ser do tipo pequeno para colocação dos pinos das pontas de prova. Estas pontas são do tipo comum, uma vermelha e uma preta, que podem ser adquiridas em qualquer casa de material eletrônico.
MONTAGEM
A montagem é bem simples porque poucos componentes são usados. Recomendamos a montagem em ponte de terminais, com a colocação dos trimpots em posição que facilite o seu ajuste.
Para a soldagem o leitor deve usar um soldador de pequena potência (máximo 30W) e solda de boa qualidade. As ferramentas adicionais são as comuns: um alicate de corte lateral, um alicate de ponta fina e chaves de fenda.
Na figura 9 temos então o circuito completo do nosso multímetro e na figura 10 a disposição dos componentes na ponte de terminais.
Os fios de ligação entre os componentes devem ser curtos para que não influenciem, com sua resistência, na precisão do instrumento.
O trimpot de 22k para o ajuste de nulo da resistência é o único que deve ser montado no painel do instrumento, pois este deve ser acionado antes de todas as medidas de resistência. Na dificuldade de instalar no painel este componente, o leitor pode optar por um potenciômetro miniatura de mesmo valor.
Veja que não é preciso usar interruptor para a bateria interna, pois basta desligar as pontas de prova para que o circuito fique automaticamente inativo.
Os principais cuidados que devem ser tomados com a montagem são:
a) Observe a polaridade do instrumento ao fazer sua ligação. O instrumento deve ser o primeiro a ser fixado na caixa, vindo a seguir os bornes e o suporte das pilhas. O suporte para o fusível também é fixado na primeira fase da montagem.
b) Observe a polaridade dos diodos, dada pelos anéis em seu invólucro, na sua soldagem.
c) Ao soldar os trimpots observe seus valores. Se necessário, dobre os seus terminais para que eles fiquem na direção dos pontos de solda na ponte de terminais.
d) Ao soldar os resistores, observe seus valores dados pelos anéis coloridos.
e) Para o suporte de pilhas, recomenda-se tomar cuidado com sua polaridade que é dada pela cor dos fios.
f) Complete a montagem com a interligação dos componentes da ponte com os bornes e o instrumento, assim como do trimpot Zero Adj e o suporte de pilhas. Use fio fino de capa plástica em comprimento não excessivo.
Terminada a montagem, antes de fazer a escala para o instrumento, verifique se ele funciona corretamente.
PROVA INICIAL
A prova inicial é feita simplesmente ligando-se as pontas de prova nos bornes (comum) e (ohms). Se o ponteiro do instrumento deflexionar para o lado errado, ou seja, tender para a esquerda, inverta a ligação do VU. (Veja também se a ligação do suporte de pilhas não está errada).
A seguir, coloque as pontas de prova, uma no terminal comum (preta) e a outra no terminal 0-10V (vermelha). Ligue as pontas de prova numa bateria de 9V. O instrumento deve deflexionar para a direita. Não se preocupe com o que ele marcar pois ainda não fizemos sua calibração!
CALIBRAÇÃO E ESCALA
A escala é mostrada na figura 11. Veja o leitor que ela deve ajustar-se perfeitamente ao tamanho do seu instrumento, isto é, a agulha na posição de mínimo deve marcar 0 V e na posição de máximo deve ir ao 1.
A escala de resistência dada é para os tipos de 200 µA. Se você usar um tipo de 1 mA, divida por 5 todos os valores da escala de resistência.
Uma vez desenhada num papel com tinta nanquim preta, você deve colocar sua escala no instrumento, tirando seu painel para isso. Cole a nova escala tomando cuidado com a agulha que é muito sensível e verificando se ela mantém seu movimento livre.
Feito isso, você pode calibrar seu instrumento.
a) Escala 0-1 V
Monte o circuito da figura 12 usando uma pilha comum e dois resistores ligando as pontas de prova do modo indicado. Certifique-se de que a ponta de prova faz bom contato e de que a pilha é nova. Os resistores, de preferência, devem ter 10% de tolerância ou menos.
Ajuste o trimpot P1 para que o instrumento marque 1 V.
Esse ajuste pode ser feito de modo mais preciso com um diodo zener de 1V, conforme mostra a figura 13.
b) Escala de 0-10V
Esta escala é mais fácil de ser ajustada. Use uma bateria comum de 9V, e encoste nos seus terminais as pontas de prova que devem estar ligadas nos terminais (0-10V) e (comum).
Ajuste o trimpot P2 para que o instrumento indique 9V, conforme mostra a figura 14. Se quiser mais precisão no ajuste, use um circuito com diodo zener de 10V, semelhante ao usado na escala anterior e com uma fonte de 12 V. O resistor será de 220 ohms x 1/2W.
c) Para a escala de 0-100V use três baterias de 9 V em série, conforme mostra a figura 15, e ajuste o trimpot P3 para que o instrumento indique 27V. As pontas de prova devem estar em (comum) e (0- 100V).
Depois disso é só usar o instrumento.
USO
Lembramos que este instrumento só mede tensões contínuas e resistências. Para medir resistências o procedimento é o seguinte:
a) Ligue as pontas de prova em (COM) e (OHMS).
b) Encoste uma ponta de prova na outra e ajuste o trimpot P4 (Zero Adj) para que o instrumento marque zero na escala de ohms, ou seja, para que sua agulha vá toda para a direita.
c) Ligue as pontas de prova nos terminais do circuito ou componente que se quer saber a resistência. (O circuito ou componente deve estar desligado)
d) Leia na escala do instrumento a resistência em quilohms, ou seja, em milhares de ohms.
Para medir tensões o procedimento é o seguinte:
a) Ligue a ponta de prova preta no terminal (COM) e a vermelha no terminal correspondente à faixa de tensão medida. Se não tiver ideia da tensão comece da mais alta (0-100).
b) Ligue as pontas de prova no circuito em que se quer saber a tensão obedecendo sua polaridade (vermelho + e preto (-).
c) Se a leitura de tensão for num ponto muito baixo da escala, logo no começo, passe para uma escala menor, ou seja, se estiver em 0-100 passe para 0-10.
d) Se a leitura for tal que o ponteiro ultrapasse o limite superior da escala, escolha uma escala mais alta.
e) Se a tensão for excessivamente alta para a escala escolhida, pode haver a queima do fusível, caso em que o instrumento não acusará nada em qualquer prova seguinte. Basta trocar o fusível no caso e continuar com seu uso normal.
Atenção: não use o instrumento para medir corrente na tomada, pois além de excessiva, ela é alternada, o que pode danificá-lo.
