Um dos instrumentos de maior utilidade na bancada do profissional de eletrônica e mesmo em aplicações diversas é o freqüencímetro. Disponível em diversas configurações ele tem por finalidade a medida da freqüência de um sinal. Veja neste artigo como funcionam os diversos tipos disponíveis.
Os equipamentos eletrônicos em geral trabalham com sinais cujas freqüências podem variar entre poucos hertz até bilhões de hertz. Em muitos casos, tanto na monitoração do funcionamento desses equipamentos como no seu ajuste pode ser necessário medir a freqüência de um sinal. Para esta finalidade são usados instrumentos ou mesmo equipamentos denominados freqüencímetros.
Diversos são os tipos de freqüencímetros que podemos encontrar nas aplicações práticas. O mais simples é o freqüencímetro de lâminas ou lingüeta, cujo aspecto é mostrado na figura 1.
Trata-se de um pequeno instrumento de painel que é dotado de uma bobina e um conjunto de lâminas ou lingüetas de comprimentos diferentes de tal modo que cada uma tenda a vibrar numa freqüência diferente.
Assim, quando a bobina do instrumento é percorrida por uma corrente alternada, somente a lâmina que tenha o comprimento ajustado para a freqüência desta corrente vibrará com maior intensidade, excitada pelo campo magnético produzido, dando assim uma indicação visual. Estes instrumentos, no entanto, têm seu uso bastante limitado, sendo normalmente usados para monitorar a freqüência de uma rede de energia ou de um gerador simples de corrente alternada de 50 Hz ou 60 Hz.
Nas aplicações mais abrangentes da eletrônica, em que temos uma gama muito ampla de freqüências, é preciso contar com um instrumento de maior alcance. Para esta finalidade temos os freqüencímetros eletrônicos, os quais podem ser separados em duas categorias: analógicos e digitais.
Os freqüencímetros analógicos dão uma indicação da freqüência num instrumento analógico, por exemplo, convertendo as freqüências numa corrente ou tensão um galvanômetro. Conforme mostra a figura 2, este instrumento terá sua escala calibrada em termos de freqüência.
É pelo fato de haver uma correspondência entre a freqüência medida e a tensão indicada (ou corrente) numa escala contínua, que dizemos que se trata de um instrumento analógico.
É claro que a precisão de um freqüencímetro deste tipo depende não apenas dos elementos que fazem a conversão da freqüência em outras grandezas como também da precisão do instrumento indicador usado. Na prática, estes freqüencímetros são usados em circuitos até algumas dezenas de quilohertz.
Nos freqüencímetros digitais a indicação é feita através de displays que mostram valores numéricos (dígitos) que correspondem á freqüência do sinal medido. Um freqüencímetro em que tenha dois dígitos e que meça freqüências de 1 kHz a 99 kHz, conforme mostra a figura 3, só teremos a definição de valores mínimos de 1 kHz, o que quer dizer que não podemos diferenciar freqüências de 22,1 kHz e 22,3 kHz, pois para as duas, a indicação será 22.
Os freqüencímetros digitais modernos apresentam uma grande precisão e grande definição, pelo elevado número de dígitos e pelo uso de circuitos bastante elaborados. Freqüencímetros que alcançam mais de 1 GHz são hoje comuns, com números de dígitos de 8 ou mais. Na figura 4 temos um exemplo de um freqüencímetro deste tipo.
O princípio de funcionamento de m freqüencímetro básico é mostrado na forma de blocos na figura 5.
O sinal do qual se deseja medir a freqüência é levado à entrada do instrumento onde é feita uma amostragem por um tempo determinado, por exemplo, 0,1 segundo. Isso significa que se o sinal for de 5 000 Hz, em 0,1 segundos são contados 500 ciclos. Essa contagem é então apresentada no display com um fator de multiplicação x10.
É claro que, como a freqüência muda ou pode mudar constantemente, uma amostragem apenas não é suficiente para se obter uma medida precisa. Isso significa que o circuito fica constantemente fazendo amostragem e ao final de cada uma projeta o valor no display. Os instrumentos comuns ficam mudando de indicação se o sinal variar, o que é normal. Assim, se um instrumento ficar constantemente mudando de 555 Hz para 556 Hz, é sinal que a freqüência exata do sinal, provavelmente esta num valor intermediário. Veja que, para que a medida da freqüência seja exata, é necessário que a amostragem seja feita de forma muito precisa. Assim, este é o ponto mais crítico num equipamento deste tipo. Para esta finalidade os principais recursos utilizados são:
a) Emprega-se um cristal de quartzo para determina a freqüência da amostragem, ou seja, o tempo em que os sinais são amostrados. Com isso pode-se ter grande precisão, pois os cristais mantém estável a freqüência com variações que são medidas em poucas partes por milhão.
b) Emprega-se a própria freqüência da rede de energia 50 Hz ou 60 Hz, como referência, já que esta se mantém bastante estável por exigência da lei.
Na aquisição de um freqüencímetro digital para sua oficina, hoje com preços bastante acessíveis, tenha em mente sua faixa de operação que deve estar de acordo com o tipo de trabalho que você realiza. Existem freqüencímetros de custo acessível até uns 100 MHz que são ideais para o técnico comum que trabalha com rádio, TV, som, etc. e existem aqueles que vão a mais de 1 GHz que são indicados para os profissionais que trabalham com equipamentos de telecomunicações.
Frequencímetros Virtuais e Agregados
Existem instrumentos que, como parte de seus recursos podem realizar a medida de freqüências como, por exemplo, osciloscópios. Assim, osciloscópios mais avançados, como o mostrado na figura 6, além de mostrarem a forma de onda do sinal também indicam na forma digital sua freqüência.
Temos finalmente os freqüencímetros virtuais que estão presentes em programas como o Multisim. Estes freqüencímetros podem medir a freqüência de um circuito que está sendo simulado, conforme mostra a figura 7.
Conclusão
Freqüencímetros são instrumentos de grande utilidade para qualquer um que trabalhe com eletrônica. Hoje em dia podendo ser encontrado até mesmo em versões portáteis de baixo custo, eles podem ser de grande ajuda no diagnóstico de problemas, ajuste e mesmo comprovação de funcionamento de uma grande gama de equipamentos eletrônicos.
Leia também:
* Artigos sobre medidas de frequências na seção de instrumentação
