Os multímetros analógicos ainda são preferidos por muitos por sua versatilidade e por fornecer tipos de indicações que os digitais não são tão bons. Eu mesmo uso os dois tipos e tenho até vários multímetros antigos, como o da foto de que não me desfaço de modo algum. No entanto, para saber usá-los e entender bem suas especificações é preciso conhecer bem como ele mede resistência que é diferente dos digitais e algumas curiosidades podem ser interessantes para quem deseja comprar um novo ou achou um antigo em sua sucata. Neste artigo tratamos disso.
Como as resistências são medidas
Para medir uma resistência elétrica, partimos de sua própria definição – a oposição à passagem de uma corrente elétrica. Basta então aplicar uma tensão nesta resistência de modo que uma corrente seja forçada a circular. Pela intensidade desta corrente, podemos ter uma ideia da sua resistência.
Se a corrente for intensa é porque a resistência é baixa, e se a corrente for fraca, é porque a resistência é elevada. Para medir a resistência precisamos então, além do instrumento que mede a corrente, que já temos, uma fonte de energia (uma pilha ou bateria) para estabelecer a tensão de prova no circuito ou componente que deve ser medido.
O circuito básico de um ohmímetro (que é o nome do instrumento que mede resistências antigamente também chamado de ôhmetro) é então mostrado na figura abaixo.
Tomemos como exemplo um de 100 uA. Para usá-lo na medida de resistências precisamos, em primeiro lugar, de uma fonte de energia, para fazer circular a corrente no dispositivo ou circuito que vai ser testado. Uma pilha comum de 1,5 V serve perfeitamente para esta finalidade.
Veja que, nas outras medidas, não precisamos de fonte de energia (pilha ou bateria), pois no próprio circuito analisado temos disponível para o teste uma tensão ou corrente, o que não ocorre com a medida de resistências: nela, o circuito deve estar desligado e a corrente para o teste deve ser fornecida pelo próprio instrumento.
Nota: é por esse motivo que para medir tensões e correntes o circuito analisado deve estar ligado, mas para medir resistências deve ser fornecida uma tensão pelo próprio instrumento. Assim, o circuito ou componente analisado deve estar desligado para que uma eventual corrente dele não interfira na medida.
Levando em conta que a tensão disponível é de 1,5 V e que a corrente é de 100 uA, temos ainda a resistência do instrumento de 1 000 ohms a ser considerada. Que resistência precisaremos ligar em série com o instrumento para medir resistências externas se ultrapassar o final da escala?
A figura abaixo mostra o que precisamos fazer:
Neste caso:
R = ?
V = 1,5 V
I = 0,0001 A
Aplicando a Lei de Ohm:
R = V/I
R = 1,5/0,0001
R = 15 000 ohms
Como o instrumento já entra com 1 000 ohms, ligamos em série com o instrumento um resistor de 14 000 ohms (na verdade, conforme veremos, será interessante poder ajustar este resistor para compensar as variações de tensão da pilha, por isso, conforme veremos, na prática podemos usar um trimpot.
Quando então a resistência que ligamos em série com este circuito for zero, a corrente será de 100 uA. O fundo de escala do instrumento corresponde, portanto a 0 ohm.
Se agora ligarmos em série um resistor de exatamente 15 000 ohms, ou seja, esta for a resistência que vamos medir externamente, conforme mostra a figura abaixo, o que ocorre?
A resistência total do circuito, nestas condições, dobrará e consequentemente a corrente circulante cairá à metade. Desta forma, o instrumento terá seu ponteiro se deslocando até o meio da escala, conforme mostra a figura abaixo.
Veja que, quanto maior for a resistência que ligamos em série, menor será a corrente e menor será a deflexão. Por isso, nesta escala, as resistências aumentam da direita para a esquerda e nos extremos temos zero e infinito, conforme mostra a figura abaixo.
O que muda nos multímetros, quando trocamos de escala, é o valor que temos no meio e que é o ponto onde temos maior comodidade para uma leitura. Escolhemos a escala de modo a termos uma medida mais cômoda e, portanto, mais precisa.
Curiosidade: veja que o ponto em que temos metade da escala corresponde justamente a resistência que o multímetro apresenta nas condições de medida e é a sua sensibilidade: assim olhando para a escala de resistências do multímetro o valor central corresponde a sua sensibilidade: 15 000 ohms por volt.
Veja então que, para usar o multímetro, basta ligar suas pontas de prova no circuito em que desejamos medir a resistência.
Ocorre, entretanto, que com o tempo, a tensão na pilha tende a cair, e com isso afetar a medida, pois ela depende dessa tensão. Para compensar este efeito, em lugar de usar um resistor fixo em série com o instrumento é preferível ter um trimpot. Valores entre 22k e 47k podem ser usados no nosso caso para ter algo em torno de 14k para o ajuste em zero.
Este trimpot permite ajustar a leitura antes de cada medida de modo a termos a indicação de zero de resistência quando as pontas de prova forem unidas, conforme mostra a figura abaixo.
Este ajuste é denominado ajuste de nulo ou ajuste de zero (Zero Adj do inglês) e deve ser feito antes de qualquer medida de resistência.
Se atuando sobre o trimpot de Zero Adj não for possível colocar o ponteiro no zero da escala, com as pontas de prova unidas, isso é sinal que a pilha interna do multímetro está fraca e precisa ser substituída. Na figura a seguir temos a montagem de um simples medidor de resistências.
Para utilizar o ohmímetro que analisamos é simples.
Quando uma ponta de prova é encostada na outra, o que corresponde a uma resistência nula (0 ohm), ajustamos o trimpot para que a corrente circulante (indicada pelo instrumento) seja máxima, ou seja, a corrente de fundo de escala.
A separação das pontas de prova resulta numa resistência infinita, não havendo circulação de corrente. A corrente é zero.
Temos então para os valores intermediários de resistências uma escala completa que vai do 0 ao infinito (∞), mas disposta ao contrário, com o zero à direita e o infinito à esquerda, conforme mostra a figura abaixo.
Veja que os valores das resistências medidas estão “mais juntos” na parte alta da escala, que é então onde obtemos menor precisão de leitura. Para ler uma resistência com precisão é interessante então que seu valor caia numa faixa que vai do meio para a direita.
Podemos obter leituras mais confortáveis para as resistências, se pudermos escolher a faixa de valores lidos de modo que medição caia na região indicada. Isso pode ser feito, da mesma forma que no caso das correntes e tensões, agregando-se componentes para se obter várias escalas de resistências.
Veja que as escalas de resistências continuam de 0 a infinito, mudando apenas o valor da resistência que cai no meio da escala. Fazemos a mudança das escalas de resistências, agregando um shunt em paralelo com o instrumento indicador, conforme mostra a figura abaixo.
Se for colocado no circuito um shunt que multiplique o alcance do instrumento por 10, de modo que no exemplo ele passe de 0-1 mA para 0-10 mA, já teremos outras condições para a medida de resistências.
Veja que para uma tensão de alimentação de 1,5 V (que se mantém), a resistência total do instrumento passará a ser:
R = 1,5/0,01
R = 150 ohms
Unindo as pontas de prova, a corrente de fundo de escala será obtida com uma resistência total de 150 ohms.
O centro da escala será obtido igualmente quando tivermos o dobro desta resistência, o que significa agora uma resistência total de 300 ohms, ou mais 150 ohms entre as pontas de prova. Na nova escala, o novo centro será de 150 ohms e o ponto de 1/10 da deflexão também ficará dividido por 10, ou seja, corresponderá a 1350 ohms.
Com mais uma multiplicação de corrente podemos chegar a um meio de escala de 15 ohms, mas isso não é conveniente, pois a corrente que será usada na prova, será elevada, podendo sobrecarregar o circuito que está sendo provado, como também provocar o desgaste rápido da piIha,
E se quisermos ter escalas mais altas de resistências?
Uma maneira consiste em se aumentar a tensão com que o circuito trabalho. Se usarmos 15 V, em lugar de 1,5 V, teremos uma nova escala básica de:
R = 15/0,001
R = 15 000 ohms
Para meia escala, o valor será de 30 000 ohms, o que corresponde a uma resistência medida (externa) de 15 000 ohms.
Alguns multímetros analógicos que têm instrumentos muito sensíveis, possuem escalas com centros até 500 000 ohms, utilizando duas baterias: uma de 1,5 V para a medida de baixas e médias resistências e uma bateria d 15 V para altas resistências.
O grande problema destes instrumentos, que já não são comuns em nossos dias, é que abateria de 15 V já não pode ser encontra com facilidade no mercado de componentes.
A combinação das escalas num único instrumento também pode ser feita através de chaves ou pela troca dos encaixes das pontas de prova. Na figura abaixo temos um exemplo de sistema para a troca de escalas para a medida de resistências.
Na figura a seguir temos uma escala com centro de 5k ohms e centro de 50k, conforme no exemplo dado.
Observação: Escala lineares
Com o uso de circuitos eletrônicos apropriados é possível ter uma escala linear de resistências para um multímetro. Isso ocorre nos chamados instrumentos eletrônicos e nos digitais que convertem diretamente um valor de resistência numa tensão ou corrente.
Livro: Os segredos no uso do multímetro
https://www.newtoncbraga.com.br/?view=article&catid=42&id=6751-os-segredos-no-uso-do-multimetro
