Olá! Nesse post apresentaremos as características essenciais acerca do funcionamento teórico do multímetro, suas categorias e aplicações e os tipos existentes no mercado. Após o final dessa publicação você saberá escolher o multímetro ideal de acordo com a sua necessidade, então mantenha a concentração e segue com a gente!
Sumário
- Introdução;
- Categorias CAT e aplicações dos multímetros;
- Princípio de funcionamento dos dispositivos integrados ao multímetro;
- 3.1. Galvanômetro;
- 3.2. Amperímetro;
- 3.3. Voltímetro;
- 3.4. Ohmímetro;
- 3.5. Capacímetro.
- Tipos de multímetro e o uso para cada tipo de aplicação;
- 4.1. Multímetro analógico;
- 4.2. Multímetro digital;
- 4.3. Multímetro de gancho;
- 4.4. Multímetro True RMS;
- 4.5. Multímetro de bancada.
- Conclusão.
1. Introdução:
O multímetro é um aparelho cuja finalidade é medir grandezas elétricas e com base nos dados obtidos, avaliar o comportamento delas. Existem diversos tipos de modelos, que são apropriados para cada tipo de aplicação e público alvo. Ao longo desse post você irá entender o princípio de funcionamento de um multímetro e qual é o tipo mais adequado para o seu uso.
Quando lemos a palavra multímetro, percebemos que o prefixo multi vem do latim multu, que significa “vários”, portanto, é um aparelho que integra diversos tipos de testes de grandezas elétricas em um só equipamento, tais como o voltímetro, amperímetro e ohmímetro e teste de continuidade, nos aparelhos mais básicos. Nos mais robustos podemos encontrar ainda mais funcionalidades, como wattímetro, capacímetro, frequencímetro, termômetro, teste de diodos, entre outros opcionais que podem ser implementados pelo fabricante.
É amplamente utilizado nas áreas de elétrica e eletrônica, por técnicos, engenheiros, cientistas e makers, pelo fato de ser um aparelho capaz de diagnosticar desde defeitos em instalações elétricas de grande porte, até defeitos em aparelhos eletrônicos pequenos. Outro fator muito importante que explica a sua ampla utilização é a sua simplicidade durante o uso e sua portabilidade, além de sua versatilidade. Para laboratórios, entretanto, existem os chamados multímetros de bancada.
Existem modelos que são construídos visando aplicações domésticas, que em geral são menos suscetíveis à acidentes, e modelos que são desenvolvidos para uso industrial, ambiente o qual apresenta maiores chances de ocorrência de curto-circuitos. A diferença construtiva deles pode ou não estar associada a maior ou menor precisão nas medidas, além da robustez de construção interna.
A seguir abordaremos as categorias de aplicação de cada tipo de multímetro.
2. Categorias CAT e aplicações dos multímetros:
Primeiramente, antes de começarmos a abordar esse tópico de maneira mais aprofundada, precisamos entender o que são as classificações CAT. A Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) desenvolve e distribui padrões internacionais referentes a tecnologias elétricas, incluindo dispositivos usados para identificar, testar e medir circuitos ativos.
As categorias são classificadas em CAT I, II, III e IV e referem-se à capacidade do equipamento de suportar os transientes (surto de tensão elétrica que ocorre num intervalo de tempo muito pequeno) da rede. Ou seja, quanto maior a categoria, maior a resistência a um possível surto da rede elétrica, e consequentemente, mais segurança ao operador.
Conhecer cada uma dessas categorias é essencial para dimensionar o equipamento correto para o seu dado propósito, de tal forma a evitar custos elevados desnecessariamente ou acidentes durante o seu uso por se tratar de um aparelho insuficiente para a aplicação.
Portanto, a seguir estão discriminadas as classificações citadas e as categorias de emprego dos multímetros:
- CAT I: Descreve circuitos secundários não destinados a serem conectados à rede de alimentação elétrica, como os eletrônicos, incluindo um laptop normal e circuitos alimentados por fontes reguladas de baixa tensão. Equipamentos destinados a medições de baixa tensão e usados em circuitos isolados da rede elétrica de alimentação são os que possuem menor proteção a exposição do profissional.
- CAT II: É definida como a distribuição de eletricidade em nível local, como a tomada elétrica padrão e os plugues. Esta categoria inclui os eletrodomésticos, como lavadora de roupas, e as ferramentas portáteis com plugues. Este instrumento será utilizado para medições em eletrodomésticos de uso geral, e tomadas distantes a mais de 10m do CAT III ou 20m do CAT IV.
- CAT III: Se refere a instalações elétricas prediais, incluindo disjuntores, fiação, interruptores e equipamentos industriais. Os equipamentos que compreendidos nesta categoria são denominados de nível de distribuição e permitirá com que o multímetro seja utilizado para a verificação de tensões nas tomadas empregadas em ambientes Residenciais e Comerciais, bem como em iluminação e em circuitos de distribuição destes ambientes (medições trifásicas e equipamentos fixos (motores).
- CAT IV: Inclui a fonte de instalação de energia de baixa tensão, essencialmente a infraestrutura da rede de energia, como caixas de serviço subterrâneas ou linhas de alimentação externas. Possui o maior nível de Categoria de emprego e são denominados de nível primário de alimentação. Ideias para trabalho em painéis de distribuição, instalações subterrâneas, instalações externas, etc.
3. Princípio de funcionamento dos dispositivos integrados ao multímetro:
Esse tópico abordará a teoria dos medidores de forma mais clássica, você leitor que possuir um nível técnico e crítico mais elevados, perceberá que elas se encaixam no funcionamento dos aparelhos analógicos, que são mais antigos.
A grande maioria dos multímetros que são atualmente encontrados no mercado são eletrônicos, ou seja, possuem um CI (Circuito Integrado) internamente, que realiza o processamento das medidas lidas de forma eletrônica: o CI interpreta as grandezas externas analógicas e as converte para digital, por meio de um conversor analógico-digital.
Entretanto, a lógica por trás dessas operações realizadas pelos CIs, baseia-se nos princípios clássicos, uma vez que a física por trás deles não alterou-se, apenas a construção desses aparelhos foi modernizada.
3.1. Galvanômetro;
Antes de começarmos a explicação acerca dos demais dispositivos de medida, precisamos entender sobre o galvanômetro, uma vez que é o instrumento que é a base para os demais.
O galvanômetro é um instrumento eletromecânico que pode medir correntes elétricas de baixa intensidade ou a diferença de potencial elétrico entre dois pontos.
Galvanômetros foram desenvolvidos a partir da observação de que a agulha de uma bússola magnética é desviada perto de um fio que passa por corrente elétrica. Eles foram os primeiros instrumentos usados para detectar e medir pequenas quantidades de correntes elétricas.
Galvanômetros modernos são construídos com uma pequena bobina de arame pivotante, chamada de fuso, no campo de um ímã permanente. A bobina é ligada a um ponteiro fino que atravessa uma escala calibrada. Uma pequena mola de torção puxa a bobina e o ponteiro para a posição zero.
Em vermelho: Fio transportando a corrente a ser medida.
Em verde: Mola de retorno.
O galvanômetro mais comum é o tipo conhecido como bobina móvel: uma bobina de fio muito fino é montada em um eixo móvel, e instalada entre os pólos de um ímã fixo. Quando circula corrente elétrica pela bobina, se forma um campo magnético que interage com o campo do ímã, e a bobina gira, movendo um ponteiro, ou agulha, sobre uma escala graduada. Como o movimento do ponteiro é proporcional à corrente elétrica que percorre a bobina, o valor da corrente é indicado na escala graduada. Através de circuitos apropriados, o galvanômetro pode ler outras grandezas elétricas, como tensão contínua, tensão alternada, resistência, potência, etc.
3.2. Amperímetro;
O amperímetro é um instrumento utilizado para fazer a medição da intensidade de corrente elétrica que passa através da seção transversal de um condutor. O amperímetro analógico nada mais é do que um galvanômetro adaptado para medir correntes de fundo de escala maiores que o dos galvanômetros convencionais.
Como a corrente elétrica passa através dos condutores e dispositivos ligados a eles, para aferir a corrente que passa por alguma região de algum circuito, deve-se colocar o amperímetro em série com esta, sendo necessário abrir o circuito no local da medição.
Por isso, para que as medições sejam precisas, é necessário que o amperímetro seja um bom condutor, já que ele vai ser percorrido pela corrente que flui pelo circuito, por isso, na prática, o ideal é que ele tenha uma resistência interna muito pequena, idealmente tendendo a zero.
3.3. Voltímetro;
Também chamado de voltômetro, deriva da composição Volt, unidade de medida da tensão (a qual teve a sua origem em homenagem ao italiano Alessandro Volta, cientista responsável por estudos nessa área), e metro, do grego metron, que significa medir.
O voltímetro analógico é basicamente um galvanômetro, aparelho sensível a variações elétricas, com uma alta resistência elétrica.
Para obtermos a medição da tensão de um dispositivo, devemos conectar o instrumento de medir tensão, voltímetro, em paralelo.
O voltímetro deve ser um mau condutor, para não desviar para si parte da corrente que flui pelo circuito, portanto, a resistência dele deve ser muito grande, idealmente tendendo ao infinito.
A parte interna do voltímetro pode ser feita desde uma bobina móvel (semelhante ao galvanômetro), de ferro móvel, até osciladores de raios catódicos podem exercer a função de um voltímetro. Já o voltímetro elétrico, geralmente contido em um multímetro, funciona através de sensores e algoritmos para adquirir o valor da diferença de potencial do circuito.
3.4. Ohmímetro;
O ohmímetro é um instrumento de medição usado para determinar a resistência de um circuito elétrico ou componente.
O modelo original de um ohmímetro provinha de uma pequena bateria que aplica uma tensão à resistência. É usado um galvanômetro para medir a corrente elétrica através da resistência. A escala do galvanômetro era marcada em ohms, porque a tensão fixa da bateria garantia que, conforme a resistência diminuísse, a corrente através do medidor aumentaria.
O princípio do funcionamento do ohmímetro ocorre através da oposição da passagem de corrente. Dessa forma, para se medir uma resistência elétrica basta aplicar uma tensão (fonte de energia) nesta resistência de modo que uma corrente seja induzida a circular. Pela intensidade desta corrente podemos ter uma ideia da sua resistência: se a corrente for intensa é porque a resistência é pequena e vice versa (grandezas inversamente proporcionais).
De maneira prática, o ohmímetro aplica uma pequena corrente elétrica no circuito e verifica o quanto da corrente foi passada. Por conta do método da divisão, o objeto consegue calcular a quantidade de resistência oferecida no circuito.
Em eletrônica, é essencial para medir a resistência de um resistor desconhecido que já não possua marcações ou código de cores. Essa medição deve ser feita sempre com o circuito desenergizado.
3.5. Capacímetro.
O capacímetro é um instrumento utilizado em eletrônica para medir capacitância. Capacitância é o conceito de uma grandeza física que mede quanta carga (ou campo elétrico) pode ser armazenada quando uma diferença de potencial é aplicada entre duas placas condutoras. Atualmente, é possível medir capacitância com altíssima precisão, o que torna o capacímetro um instrumento comum em laboratórios (principalmente de física). Muitas vezes utiliza-se o método de medir capacitância como um modo indireto de medir outra grandeza física. Em geral, capacímetros podem ser usados equivalentemente em capacitores cerâmicos e eletrolíticos.
Geralmente, capacímetros oferecem, também, a medição de perda de corrente. A perda de corrente está associada a resistência que o dielétrico usado no capacitor exibe, a qual faz com que haja correntes elétricas passando pelo capacitor.
O jeito mais comum de se medir capacitância é usando circuitos em ponte. Não apenas capacitância, mas outras grandezas elétricas também podem ser medidas usando este tipo de circuito, como a famosa ponte de Wheatstone mede resistência elétrica.
Existem formas alternativas de medir capacitância que são utilizadas quando a aplicação não exige uma altíssima precisão. São os casos dos multímetros digitais, que medem capacitância aplicando correntes no capacitor e medindo a taxa na qual o capacitor é carregado. Esta taxa depende diretamente da capacitância, e assim ela é medida.
4. Tipos de multímetro e o uso para cada tipo de aplicação:
4.1. Multímetro analógico;
Este tipo de multímetro é mais antigo e usa uma agulha para indicar a leitura de tensão, corrente ou resistência.
O mostrador analógico funciona com base no galvanômetro, que como vimos, é um instrumento composto basicamente por uma bobina elétrica montada em um anel em volta de um ímã. O anel munido de eixo e ponteiro pode rotacionar sobre o ímã. Uma pequena mola espiral — como as dos relógios — mantém o ponteiro no zero da escala. Uma corrente elétrica passando pela bobina cria um campo magnético oposto ao do ímã promovendo o giro do conjunto. O ponteiro desloca-se sobre uma escala calibrada em tensão, corrente, resistência etc.
Pontos Positivos:
- Mostrar rápidas e pequenas oscilações. Se tiver oscilando a tensão, por exemplo, o analógico mostra o ponteiro balançando, enquanto o digital só passa uma média, mostrando um número fixo.
- Baixo custo.
Pontos Negativos:
- A sua precisão pode ser afetada por fatores ambientais.
- Dificuldade de visualizar o valor exato em que o ponteiro se encontra por conta da paralaxe.
Público alvo ideal:
- Pessoas que prefiram a visualização com o ponteiro ou que trabalham com aplicações cuja visualização de pequenas variações é um fator importante.
4.2. Multímetro digital;
O modelo com mostrador digital funciona convertendo a corrente elétrica em sinais digitais através de circuitos denominados conversores análogo-digitais. Esses circuitos comparam a corrente a medir com uma corrente interna gerada em incrementos fixos que vão sendo contados digitalmente até que se igualem, quando o resultado então é mostrado em números em um display (visor), que pode ser de 2 tipos: LED ou LCD.
Pontos positivos:
- São mais precisos e fáceis de ler.
- Normalmente possuem mais recursos, como teste de continuidade, medições de temperatura, testes de diodo e dentre outros.
- Baixo custo.
Pontos negativos:
- Como citado anteriormente, por se tratar de um aparelho digital, mesmo que pequeno, possui um tempo de processamento e conversão da grandeza medida, o que impacta na sensibilidade à pequenas variações em pequenos intervalos de tempo.
Público alvo ideal:
- Pessoas que não possuam tanto conhecimento e gostariam de tê-lo para diagnosticar e resolver pequenos problemas em casa.
- Pessoas que se sentem mais confortáveis em visualizar o resultado da medida de forma mais fácil e acessível.
- Pessoas que são hobbistas e utilizarão em pequenos projetos de eletrônica.
4.3. Multímetro de gancho;
É um multímetro com as mesmas funcionalidades da maioria dos multímetros digitais. O seu diferencial está na presença de uma espécie de gancho, ou alicate, na sua região superior, a qual abre e deixa o fio entre ele, assim, ele mede a corrente que flui pelo fio sem a necessidade de realizar o corte e interrupção do circuito.
Essa função é amplamente utilizada por técnicos e engenheiros eletricistas, uma vez que na grande maioria dos casos, sobretudo instalações elétricas, fazer cortes no fio para realizar uma medição é inviável.
Seu uso é mais voltado para medições em locais de difícil acesso, como fios dentro de conduítes ou em lugares estreitos. Eles usam uma garra flexível para prender e medir a corrente elétrica sem interrompê-la, de forma indireta.
Quando um cabo elétrico está energizado, passa por ele um fluxo de corrente elétrica e esse fluxo gera um campo magnético. Quando um cabo energizado está entre as pinças do alicate amperímetro, o campo magnético do cabo entra em contato com uma bobina que está nas pinças e induz uma tensão elétrica.
Essa tensão que é induzida pelo campo magnético acaba gerando uma corrente elétrica no interior do dispositivo e essa corrente é lida pelo aparelho, que calcula a corrente elétrica e a mostra no painel digital do alicate amperímetro.
Pontos positivos:
- O fator da medição de corrente elétrica de forma indireta é o seu principal diferencial, gera maior facilidade em muitas situações.
Pontos negativos:
- Limitado no que tange a quantidade de recursos, uma vez que a maioria desse modelo de multímetro possui apenas as medições básicas, como tensão contínua, alternada, corrente contínua e alternada, resistência e continuidade.
- Uso potencialmente complicado e confuso para aqueles que não possuem familiaridade com os conceitos de eletricidade e manuseio desses equipamentos.
Público alvo ideal:
- Pessoas que trabalham com eletricidade de forma cotidiana, tais como técnicos e engenheiros eletricistas, onde essa função seja importante e proporcione facilidade na execução de serviços.
- Pessoas que já possuem certa experiência com aparelhos de medidas elétricas e possuem um entendimento da teoria por trás do funcionamento.
4.4. Multímetro True RMS;
Ainda nessa linha de raciocínio sobre multímetros que são bastante utilizados no cotidiano por técnicos e engenheiros eletricistas, explicaremos sobre o que são os multímetros que possuem o recurso True RMS. A maioria dos medidores de tensão e corrente não são muito confiáveis quando se trata de formas de ondas que não são senoidais, assim, para estas situações, somente os instrumentos classificados como True RMS são confiáveis e darão a indicação exata.
Esta é uma diferença importante entre os multímetros mais baratos e os dispositivos profissionais. Ao medir uma corrente alternada, o multímetro exibe o dito “valor eficaz”, também chamado RMS (de Root Mean Square, raiz quadrática média). No caso de um multímetro RMS, o aparelho calcula o valor eficaz partindo do princípio de que o sinal é perfeitamente senoidal (se não o for, irá apresentar um valor errado). Por seu lado, os multímetros True RMS têm um preço mais elevado, mas medem o verdadeiro valor eficaz do sinal. Portanto, é o único que consegue medir de forma precisa as formas de onda AC senoidais e não senoidais, sendo ideal para contextos de instalações elétricas ou aplicações que envolvem corrente alternada.
Ondas senoidais: puras, sem distorção, com transições simétricas entre picos e vales.
Ondas não senoidais: ondas com padrões distorcidos e irregulares, picos, séries de impulsos, quadrados, triângulos, “dentes de serra” e outras ondas irregulares ou angulares.
Embora a sua fórmula possa ser desafiante de entender, a RMS calcula o valor de corrente contínua (DC) equivalente de uma forma de onda AC.
Um medidor de resposta média utiliza fórmulas matemáticas de cálculo de médias para medir de forma precisa ondas senoidais puras. Pode medir ondas não senoidais, mas com precisão incerta.
Um medidor True-RMS mais sofisticado consegue medir de forma precisa ondas puras e ondas não senoidais mais complexas. As formas de onda podem ser distorcidas por cargas não lineares tais como mecanismo de mudança de velocidade ou computadores. Um medidor de potência média que tenta medir ondas distorcidas pode ter resultados até 40% mais baixos ou até 10% mais altos nos seus cálculos.
A necessidade de medidores True-RMS aumentou à medida que a possibilidade de ondas não senoidais nos circuitos aumentou grandemente nos últimos anos. Podemos citar alguns exemplos:
- Mecanismos de mudança de velocidade de motores;
- Balastros eletrônicos;
- Computadores;
- AVAC;
- Ambientes em estado sólido.
Nestes ambientes, a corrente ocorre em impulsos curtos em vez de uma onda sinusoidal estável de um motor de indução padrão. O formato da onda de corrente pode ter um efeito dramático na leitura de uma pinça de corrente. Adicionalmente, um medidor True-RMS é a melhor opção para efetuar medições em linhas de tensão onde as características de AC não são conhecidas.
Pontos positivos:
- Precisão e confiabilidade nas medidas de ondas senoidais e não senoidais, recurso essencial para aplicações avançadas em CA e para as pessoas que trabalham nessa área.
- Assim como o alicate amperímetro, possui sua função diferenciada, mas também possui as demais medições tradicionais que a maioria dos multímetros digitais apresentam, podendo ser bem versátil em seu uso.
Pontos negativos:
- Comparado com os multímetros mais básicos do mercado, possui um alto custo.
- Para saber entender as medidas observadas pelo True RMS, o usuário precisa ter um alto nível de entendimento de eletricidade e funcionamento dos equipamentos de medição.
Público alvo ideal:
- Técnicos e engenheiros eletricistas que trabalham realizando medições em campo e necessitem de precisão em medidas de Corrente Alternada.
- Hobbistas e entusiastas da área de eletricidade, que realizem experimentos e projetos que necessitem de medidas confiáveis.
4.5. Multímetro de bancada.
São utilizados por profissionais que necessitam de uma maior precisão e resolução nas medições de corrente elétrica, sendo comumente utilizados em laboratórios. É uma ferramenta essencial para profissionais e entusiastas da eletrônica, oferecendo precisão e múltiplas funções em um único dispositivo.
Pontos positivos:
- Alta precisão e confiabilidade nas medições obtidas por ele.
- Oferecem funções avançadas de medição.
- A maioria desses equipamentos possui uma regulagem de escala automática, o auto-range, dispensando o ajuste manual de escalas.
Pontos negativos:
- Dificuldade no uso, certas funcionalidades não são intuitivas mesmo para aqueles que já possuem certa experiência no manuseio de multímetros.
- Alto custo.
Público alvo ideal:
- Pessoas que já possuam um nível técnico bem elevado e desejam ter aparelhos de alta precisão e tecnologia em seu espaço de trabalho.
- Esse equipamento é muito encontrado em laboratórios de engenharia e física, são amplamente utilizados por cientistas e engenheiros, mas nada impede que hobbistas e técnicos utilizem em seus ambientes técnicos.
5. Conclusão:
Dessa forma, antes de você começar os seus trabalhos na área de eletricidade, mais especificamente em circuitos elétricos e eletrônicos, e comprar o seu equipamento de medição, veja em qual perfil a sua aplicação melhor se encaixa, para que você possa realizar seus projetos e experimentos de uma forma satisfatória, sem correr riscos, por estar com um aparelho insuficiente para o respectivo uso, ou não realize gastos financeiros elevados de forma desnecessária, em que você poderia investir de forma mais equilibrada e eficiente em outros aspectos também importantes para o seu ambiente de trabalho, como componentes eletrônicos e em EPIs (Equipamento de Proteção Individual).
Conte com a Smart Kits para a compra do seu multímetro e demais aparelhos de medição com qualidade a um bom preço e componentes que forem necessários e, em caso de dúvidas, contate-nos pelo email ou pelas nossas redes sociais!
Referências:
- Multímetro – Wikipedia;
- Multímetro – Mundo Educação;
- Guia Básico Como usar um Multímetro – Dicas e Vídeos;
- O que significam as classificações CAT? | Teledyne FLIR;
- Cuidado! A Importância das Categorias de Multímetros;
- Categorias de Instalação de Sobretensão (CAT) – Lambda Consultoria;
- Comissão Eletrotécnica Internacional;
- Amperímetro – Wikipédia, a enciclopédia livre;
- Ohmímetro – Wikipédia, a enciclopédia livre;
- Voltímetro – Wikipédia, a enciclopédia livre;
- Galvanômetro, Voltímetro e Amperímetro: veja como funcionam – Manual do Enem;
- Galvanômetro – Wikipédia, a enciclopédia livre;
- Capacímetro – Wikipédia, a enciclopédia livre;
- Multímetro: o que é, função, como usar, tipos – Mundo Educação;
- Multímetro: saiba tudo sobre este instrumento de medição e como utilizá-lo;
- Como escolher um multímetro – Buying Guides DirectIndustry;
- Quais são as categorias de multímetros? – Mundo da Elétrica;
- Multímetro: digital ou analógico? – Blog da Lu – Magazine Luiza;
- Alicate amperímetro! O que é e como funciona?;
- Multímetros Digitais | Precisão para Medições Elétricas | Instrum Brasil;
- Digital Multimeter Principles por Glen A. Mazur, American Technical Publishers;
- O que é True RMS?;
- Multímetros de bancada;XYZs do osciloscópio (Parte 1) (INS252).
Fontes das imagens e tabelas utilizadas:
- 1ª imagem: Blog Conecta FG;
- 2ª imagem: Mundo da Elétrica;
- 1ª tabela: Blog Conecta FG;
- 3ª imagem: Wikipedia;
- 4ª imagem: Página de venda da loja Eletrorastro;
- 5ª imagem: Brasil escola;
- 6ª imagem: Wikipedia;
- 7ª imagem: Wikipedia;
- 8ª imagem: Página de venda da loja SmartKits;
- 9ª imagem: Página de venda da loja Dutra Máquinas;
- 10ª imagem: Página de venda da loja SmartKits;
- 11ª imagem: Página de venda da loja SmartKits;
- 12ª imagem: Blog Instituto NCB (Newton C. Braga);
- 13ª imagem: Página de venda da loja Homis do Brasil.
Deixe um Comentário