TREINAMENTO BÁSICO DE

INTERPRETAÇÃO DE ESQUEMAS ELÉTRICOS

E

INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO

Sumário

1 Noções de Eletricidade .......................................................................................................... 3

1.1 Tensão (Diferença de Potencial) ................................................................................... 3

1.2 Corrente ........................................................................................................................ 4

1.3 Resistência ..................................................................................................................... 4

1.4 Potência ......................................................................................................................... 4

1.5 Corrente Contínua ......................................................................................................... 5

1.6 Corrente Alternada........................................................................................................ 5

2 Componentes Eletrônicos Básicos ........................................................................................ 6

2.1 Resistor .......................................................................................................................... 6

2.1.1 Código de Cores............................................................................................................ 6

2.1.2 Tipos de Resistores ....................................................................................................... 7

2.2 Indutor ........................................................................................................................... 7

2.3 Capacitor ....................................................................................................................... 8

2.4 Diodos............................................................................................................................ 8

2.5 Transistor Bipolar .......................................................................................................... 9

2.6 Transistor de Efeito de Campo (FET) ........................................................................... 10

2.7 Amplificador Operacional ........................................................................................... 10

2.8 Chaves Eletro-magnéticas (Relés) ............................................................................... 11

2.9 Circuito Integrado ....................................................................................................... 12

3 Eletrônica Digital ................................................................................................................. 13

3.1 Portas Lógicas .............................................................................................................. 13

3.1.1 Função Lógica NÃO (NOT) ......................................................................................... 13

3.1.2 Função Lógica E (AND) ............................................................................................... 13

3.1.3 Função Lógica OU (OR) ............................................................................................... 14

3.1.4 Função Lógica NÃO E (NAND)..................................................................................... 14

3.1.5 Função Lógica NÃO OU (NOR) .................................................................................... 15

3.1.6 Tabela resumo das Portas (blocos) lógicas básicas: ................................................... 16

4 Simbologia ........................................................................................................................... 17

5 Conceitos básicos ................................................................................................................ 19

5.1 Conceito de erro, precisão e exatidão ........................................................................ 19

5.1.1 Tipos de erros ............................................................................................................. 19

5.2 Tipos de instrumentos ................................................................................................. 19

6 Multímetros......................................................................................................................... 20

7 Osciloscópio ........................................................................................................................ 22

Com o Osciloscópio podemos: ............................................................................................ 22

Controles existentes em um osciloscópio típico .................................................................. 22

7.1 Como funciona um osciloscópio ................................................................................. 23

1 Noções de Eletricidade Carga Elétrica A carga elétrica é uma propriedade física fundamental, e é esta propriedade que

determina algumas das interações eletromagnéticas. Esta carga está armazenada em grande quantidade nos corpos ao nosso redor, mas

a percepção dela não ocorre facilmente. Acredita-se na existência de dois tipos de carga, positiva (próton) e negativa (elétron), que em equilíbrio não são perceptíveis. Quando há tal igualdade ou equilíbrio de cargas em um corpo, diz-se que está eletricamente neutro, ou seja, está sem nenhuma carga líquida para interagir com outros corpos.

Um corpo está carregado quando possui uma pequena quantidade de carga desequilibrada ou carga líquida. Objetos carregados interagem exercendo forças uns sobre os outros. Um corpo tem carga negativa se nele há um excesso de elétrons e positiva se há falta de elétrons.

A quantidade de carga do elétron, em valor absoluto, é chamada de carga elementar e é representada por e. Esta carga é chamada elementar, pois é a menor quantidade de carga encontrada na natureza, e este valor é:

e=1,6 . 10-19

Coulomb (C) é a unidade de medida utilizada para carga elétrica no Sistema

Internacional de Unidades. Quando um corpo está carregado, dizemos que ele apresenta um potencial

elétrico.

Fig. 1: Estrutura do Átomo.

1.1 Tensão (Diferença de Potencial) Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Sua unidade

de medida é o Volt, em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta. Em outras

palavras, a tensão elétrica é a "força" responsável pela movimentação de elétrons. O potencial elétrico mede a força que uma carga elétrica experimenta no seio de um campo elétrico, expressa pela lei de Coulomb. Portanto a tensão é a tendência que uma carga tem de ir de um ponto para o outro. Normalmente toma-se um ponto que se considera de tensão zero e mede-se a tensão do resto dos pontos relativos a este.

Graças à força do seu campo eletrostático, uma carga pode realizar trabalho ao deslocar outra carga por atração ou repulsão. Essa capacidade de realizar trabalho é chamada potencial. Quando uma carga for diferente da outra, haverá entre elas uma diferença de potencial (E).

A soma das diferenças de potencial de todas as cargas de um campo eletrostático é conhecida como força eletromotriz.

1.2 Corrente Corrente (I) é simplesmente o fluxo de elétrons. Essa corrente é produzida pelo

deslocamento de elétrons através de uma ddp em um condutor. A unidade fundamental de corrente é o ampère (A). 1 A é o deslocamento de 1 C através de um ponto qualquer de um condutor durante 1 s.

I=Q/t O fluxo real de elétrons é do potencial negativo para o positivo. No entanto, é

convenção representar a corrente como indo do positivo para o negativo. 1.3 Resistência Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de

corrente elétrica pelo mesmo, quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms.

1.4 Potência Em sistemas elétricos, a potência instantânea desenvolvida por um dispositivo de

dois terminais é o produto da diferença de potencial entre os terminais e a corrente que passa através do dispositivo.

Isto é, P = U.I

onde I é o valor instantâneo da corrente e U é o valor instantâneo da tensão. Se I está em ampères (A) e U em volts (V), P estará em watts (W).

Potência elétrica pode ser definida também como o trabalho realizado pela corrente elétrica em um determinado intervalo de tempo.

1.5 Corrente Contínua Corrente contínua (CC ou, em inglês, DC - direct current), também chamada de

corrente galvânica, é o fluxo constante e ordenado de elétrons sempre numa direção. Esse tipo de corrente é gerado por baterias de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24V), pequenas baterias (geralmente de 9V), pilhas (1,2V e 1,5V), dínamos, células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias, que retificam a corrente alternada para produzir corrente contínua. Normalmente é utilizada para alimentar aparelhos eletrônicos (entre 1,2V e 24V) e os circuitos digitais de equipamento de informática (computadores, modems, hubs, etc.).

Na figura 2 temos alguns tipos de formas de onda de Tensão Contínua.

Fig. 2:Formas de onda de tensão contínua.

1.6 Corrente Alternada A corrente alternada ou CA (em inglês AC - alternating current), é uma corrente

elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência CA é senoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente.

Entretanto, em certas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou ondas quadradas. Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos pólos positivo e negativo, a de corrente alternada é composta por fases (e, muitas vezes, pelo fio neutro).

Na figura 2 temos alguns tipos de formas de onda de Tensão Alternada.

Fig. 3: Forma de onda de tensão alternada. 2 Componentes Eletrônicos Básicos 2.1 Resistor Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à

passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência elétrica, que possui como unidade ohm. Causam uma queda de tensão em alguma parte de um circuito elétrico, porém jamais causam quedas de corrente elétrica. Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal, porém há uma queda de tensão. Utilizando-se disso, é possível usar os resistores para controlar a corrente elétrica sobre os componentes desejados.

Um resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica (efeito joule), ora com a finalidade de limitar a quantidade de corrente elétrica em um circuito, a partir do material empregado, que pode ser, por exemplo, carbono ou silício.

2.1.1 Código de Cores

O valor de um resistor de carbono pode ser facilmente identificado de acordo com as cores que apresenta na cápsula que envolve o material resistivo, ou então usando um ohmímetro.

Na figura 4 encontra-se uma tabela a qual mostra a utilização do código de cores de um resistor.

Fig. 4: Código de Cores de Resistores.

2.1.2 Tipos de Resistores

Os resistores podem ser classificados como Resistores Fixos e Resistores

Variáveis. Resistores Fixos, como o nome sugere, não varia sua resistência. Resistores Variáveis tem sua resistência alterada por ação mecânica (reostatos e

potenciômetros), térmica (termistores: NTC e PTC), ou por ação da luz (LDR) 2.2 Indutor Um indutor é um dispositivo elétrico passivo que armazena energia na forma de

campo magnético, normalmente combinando o efeito de vários loops da corrente

elétrica. O indutor pode ser utilizado em circuitos como um filtro passa baixa, rejeitando as altas freqüências, ou em circuitos de fontes chaveadas.

A figura 5 mostra exemplos de indutores em miniatua utilizados na eletrônica.

Fig. 5: Indutores miniatura.

2.3 Capacitor Capacitor é um componente que armazena energia num campo elétrico,

acumulando um desequilíbrio interno de carga elétrica. A propriedade que estes dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a

forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância ou capacidade (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencial ou tensão (V) que existe entre as placas:

Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), um capacitor tem a capacitância de

um farad (F) quando um coulomb de carga causa uma diferença de potencial de um volt (V) entre as placas. O farad é uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos práticos, por isso, são utilizados valores de capacitâncias expressos em microfarads (µF), nanofarads (nF) ou picofarads (pF).

A figura 6 mostra exemplos de capacitores.

Fig. 6: Exemplos de capacitores.

2.4 Diodos

Um díodo é um dispositivo constituído por uma junção de dois materiais semicondutores (em geral silício ou gerânio dopados), um do tipo n e o outro do tipo p, ou de um material semicondutor e de um metal, sendo usualmente representado pelo símbolo da figura 7. Aos terminais A e K dão-se respectivamente os nomes de Ânodo e Cátodo.

Fig. 7: Símbolo do díodo.

Este dispositivo permite a passagem de corrente, com facilidade, num sentido, e

oferece uma grande resistência à sua passagem no sentido contrário. Assim, quando o Ânodo (A) estiver a um potencial positivo em relação ao Cátodo

(K), o díodo conduz e a corrente terá o sentido (convencional) indicado pela seta. Nestas condições diz-se que o diodo está diretamente polarizado. Quando o Ânodo estiver a um potencial negativo em relação ao Cátodo, o díodo não conduz e a corrente, que teria o sentido contrário ao da seta, não é autorizada a passar. Nestas condições diz-se que o díodo está inversamente polarizado.

Fig. 8: Característica I(V) de um díodo de silício. Note-se as escalas diferentes no 1º e 3º quadrantes.

O fenômeno da condutividade em um só sentido é aproveitado como um

chaveamento da corrente elétrica para a retificação de sinais senoidais, portanto, este é o efeito diodo semicondutor tão usado na eletrônica, pois permite que a corrente flua entre seus terminais apenas numa direção. Esta propriedade é utilizada em grande número de circuitos eletrônicos e nos retificadores.

Os retificadores são circuitos elétricos que convertem a tensão CA (AC) em tensão CC (DC). CA vem de Corrente alternada, significa que os elétrons circulam em dois sentidos, CC (DC), Corrente contínua, isto é circula num só sentido.

2.5 Transistor Bipolar O transistor é um componente eletrônico que começou a popularizar-se na década

de 1950, tendo sido o principal responsável pela revolução da eletrônica na década de 1960. São utilizados principalmente como amplificadores e interruptores de sinais elétricos. O termo vem de transfer resistor (resistor/resistência de transferência), como era conhecido pelos seus inventores.

O processo de transferência de resistência, no caso de um circuito analógico, significa que a impedância característica do componente varia para cima ou para baixo

da polarização pré-estabelecida. Graças a esta função, a corrente elétrica que passa entre coletor e emissor do transistor varia dentro de determinados parâmetros pré-estabelecidos pelo projetista do circuito eletrônico. Esta variação é feita através da variação de corrente num dos terminais chamados base, o que, consequentemente, ocasiona o processo de amplificação de sinal.

Entende-se por "amplificar" o procedimento de tornar um sinal elétrico mais fraco num mais forte. Um sinal elétrico de baixa intensidade, como os sinais gerados por um microfone, é injetado num circuito eletrônico (transistorizado por exemplo), cuja função principal é transformar este sinal fraco gerado pelo microfone em sinais elétricos com as mesmas características, mas com potência suficiente para excitar os alto-falantes. A este processo todo dá-se o nome de ganho de sinal.

Símbolo:

Fig. 9:Símbolo do Transistor (a) NPN, (b) PNP.

2.6 Transistor de Efeito de Campo (FET) FET é o acrônimo em inglês de Field Effect Transistor, Transistor de Efeito de

Campo, que, como o próprio nome diz, funciona através do efeito de um campo elétrico na junção. Este tipo de transitor tem muitas aplicações na área de amplificadores (operando na área linear), em chaves (operando fora da área linear) ou em controle de corrente sobre uma carga.

O FET pode ser dividido em duas categorias: JFETS e MOSFETS. Por sua vez, os MOSFETS se dividem em duas categorias:

• MOSFET tipo Intensificação; • MOSFET tipo Depleção. Os termos depleção e intensificação definem o seu modo básico de operação,

enquanto o nome MOSFET designa o transistor Metal Óxido Semicondutor. Símbolo:

Fig. 10:Símbolo do Transistor (a) NMOS, (b) PMOS.

2.7 Amplificador Operacional

Um amplificador operacional ou AmpOp é um amplificador com ganho muito elevado. Tem dois terminais de entrada: um terminal designado por terminal inversor (-) e o outro identificado por terminal não inversor (+). A tensão de saída é a diferença entre as entradas + e -, multiplicado pelo ganho em malha aberta:

A saída do amplificador pode ser única ou diferencial, o que é menos comum. Os

circuitos que utilizam AmpOps frequentemente utilizam a realimentação negativa (negative feedback); isto porque devido ao seu ganho elevado, o comportamento destes amplificadores é quase totalmente determinado pelos elementos de realimentação (feedback).

Símbolo:

Fig. 11:Símbolo do AmpOp.

2.8 Chaves Eletro-magnéticas (Relés) Os relés são chaves eletromagnéticas usadas para o acionamento de cargas de alta

tensão e/ou alta corrente a partir de um circuito de baixa tensão, conforme as características do relé usado.

Estes são de grande utilidade quando queremos acionar cargas de alta tensão a partir de um circuito que fornece apenas alguns volts para acionar qualquer tipo de mecanismo que se alimenta com uma corrente mais alta que a fornecida por este circuito.

A figura 12 mostra alguns exemplos de relés utilizados na eletrônica.

Fig. 12: Tipos de Relés. O relé tem sua construção baseada num contato metálico que se abre ou fecha sob

a influência de campo eletromagnético induzido numa bobina em seu interior. Desse modo, quando os contatos da bobina do relé são percorridos por uma corrente elétrica ele atrai o contato metálico e abre ou fecha o contato, conforme o modelo de relé utilizado. Os relés que ligam circuitos quando percorridos por corrente elétrica são chamados de NA ou normalmente abertos, enquanto que os desligam circuitos quando percorridos por corrente são denominados NF ou normalmente fechados.

Há ainda aqueles que alternam entre um e outro contato de modo que um fique ligado enquanto o outro está desligado, e vice-versa e por isso são chamados de comutadores.

Símbolo:

Fig. 13: Símbolo do Relé.

2.9 Circuito Integrado Em eletrônica, um circuito integrado (também conhecido como CI,

microcomputador, microchip, chip de silício, chip ou chipe) é um circuito eletrônico miniaturizado, composto principalmente por dispositivos semicondutores, que tem sido produzido na superfície de um substrato fino de material semicondutor.

Os circuitos integrados são usados em quase todos os equipamentos eletrônicos usados hoje e revolucionaram o mundo da eletrônica.

A figura 14 mostra alguns tipos de encapsulamentos de CIs.

Fig. 14: Tipos de CIs. 3 Eletrônica Digital 3.1 Portas Lógicas 3.1.1 Função Lógica NÃO (NOT)

É normalmente denominado de inversor, pois se a entrada tem um valor a saída

apresentará o outro valor possível. Símbolo: A Simbologia representa um conjunto de circuitos eletrônicos que

implementa a função lógica correspondente. A Porta Lógica Inversora é representada pelo seguinte símbolo:

Fig. 15: Símbolo e Função Lógica da Porta NÃO.

Tabela da Verdade: É uma tabela que mostra todas as possíveis combinações de

entrada e saída de um circuito lógico. Y A = (esta equação representa a função lógica correspondente)

3.1.2 Função Lógica E (AND)

A função lógica “AND” de duas entradas realiza a seguinte operação de

dependência. Y = f(A,B) = A.B = B.A (produto lógico) Símbolo:

Fig. 16: Símbolo e Função Lógica da Porta E.

Tabela da Verdade:

3.1.3 Função Lógica OU (OR)

A função lógica OR de duas variáveis realiza a seguinte operação de dependência: Y = f(A,B) = A+B (soma lógica) Símbolo:

Fig. 17: Símbolo e Função Lógica da Porta OU.

Tabela da Verdade:

3.1.4 Função Lógica NÃO E (NAND)

Como o próprio nome diz esta função é uma combinação das funções AND e INVERSOR, onde é realizada a função E invertida. Y = f(A,B) = A.B Símbolo:

Fig. 18: Símbolo da Porta NÃO E.

Tabela da Verdade:

3.1.5 Função Lógica NÃO OU (NOR)

Como o próprio nome diz esta função é uma combinação das funções OR e INVERSOR, onde é realizada a função OU invertida. Y = f(A,B) = A + B Símbolo:

Fig. 19: Símbolo da Porta NÃO OU.

Tabela da Verdade:

3.1.6 Tabela resumo das Portas (blocos) lógicas básicas:

Fig. 20: Resumo de símbolos de Eletrônica Digital. 4 Simbologia As figuras a seguir mostram uma série de símbolos de componentes eletrônicos

utilizados nos esquemáticos de circuitos eletrônicos.

Fig. 21: Componentes eletrônicos mais comuns.

Fig. 22: Outros componentes eletrônicos comuns.

Fig. 23: Exemplos de Formas de Onda encontradas.

Instrumentos de Medição

5 Conceitos básicos

5.1 Conceito de erro, precisão e exatidão

Medidas precisas significam medidas com pouca dispersão. A precisão está portanto ligada ao conceito de repetitividade e estabilidade, ou seja erros aleatórios.

Exatidão quer dizer “exatamente como o padrão”. Medidas exatas implicam na inexistência de erros.

a)

b)

c)

d)

Fig. 24: Em (a) os resultados são exatos porque, em média, estão próximos do valor verdadeiro, mas não são precisos porque há certa dispersão. Em (d) os resultados são precisos porque estão próximos entre si, mas não são exatos porque estão distantes do valor verdadeiro. Em (b) a situação ideal (precisos e

exatos) e, em (c), a pior situação, isto é, nem precisos nem exatos. Comparando (d) com a situação ideal (b), é possível concluir que o atirador deve ser habilidoso, mas a mira da arma deve estar desregulada.

E, na comparação de (a) com (d), deduz-se que a mira da arma está em ordem, mas o atirador não tem a necessária habilidade.

5.1.1 Tipos de erros Erros sistemáticos são parcelas de erros que tendem a se repetir nas medições.

Fatores humanos são as causas mais comuns (exemplos: instrumento não calibrado, leitura em ângulo de um instrumento com escala e ponteiro, procedimento incorreto, etc). Teoricamente os erros sistemáticos podem ser antecipados, medidos ou deduzidos e os resultados podem ser corrigidos após as medições.

Erros aleatórios, como o nome indica, ocorrem ao acaso e não podem ser previstos (exemplos: falhas de contagem, ruídos em um circuito elétrico, etc). Assim, os erros aleatórios não podem ser eliminados e não há medições sem a sua presença. Mas podem ser reduzidos através da repetição das medições, uma vez que, em média, os erros aleatórios tendem a se cancelar.

5.2 Tipos de instrumentos

- Voltímetro (medida do nível de tensão elétrica medida em volts, cujos símbolos

podem ser ACV se a tensão for alternada, DCV se a tensão for contínua). - Amperímetro (medida em ampère cujo símbolo é A, em maiúsculo). - Ohmimetro (medida em Ohms, cujo símbolo é a letra Ω). - Temperatura (medida em graus Celsius ou em Fahrenheit). - Frequêncimetro (medida de frequência). - Semicondutores (mede a queda de tensão na junção semicondutora). - Capacimetro (Medida de capacitância). - Ganho (medida de hfe de transistores). - Continuidade (acusa resistência <60 Ω por meio de um sinal sonoro).

6 Multímetros Multímetros são aparelhos que num mesmo invólucro podem medir varias

grandezas. Um multímetro digital tem a facilidade de mostrar diretamente em seu display

de cristal líquido o valor numérico da grandeza que está sendo medida; o valor é mostrado diretamente, por isso não é preciso fazer multiplicações como acontece ao utilizar multímetros com escalas analógicas.

Nos multímetros digitais o valor da escala já indica o máximo valor a ser medido por ela, independente da grandeza.

A indicação de valores encontrados na maioria dos multímetros para estas escalas pode ser vista a seguir: Escalas de tensão contínua: 200 mV, 2 V, 20 V, 1000 V ou 200 m, 2, 20, 1000. Escalas de tensão alternada: 200 V, 750 V ou 200, 750. Escalas de resistência: 200, 2000, 20 k, 200 k, 2 M ou 200, 2 k, 20 k, 200 k, 20000 k. Escalas de corrente contínua: 200 u, 2000 u, 20 m, 200 m, 2A, 20 A ou 200 u, 2 m, 20 m, 200 m, 2, 10. Escalas de corrente alternada: 2 A, 10 A ou 2, 10.

A seleção entre as escalas geralmente é feita através de uma chave rotativa, mas também existem multímetros em que a seleção da grandeza a ser medida deve ser feita através de chaves de pressão, também existem multímetros que não tem nenhuma chave, neste caso será um multímetro digital de auto-range, ou seja, ele mesmo seleciona a grandeza e a escala que esta sendo medida automaticamente.

Também podem ser encontrados multímetros que tem apenas uma escala para tensão, uma escala para corrente e uma escala para resistência, este tipo de multímetro também é auto-range, nele não é preciso procurar uma escala específica para se medir um determinado valor de uma grandeza, apenas selecionar a seção da grandeza que será feita a medida.

Ao usar um multímetro é preciso saber selecionar corretamente a escala para o tipo da medição a ser feita.

Veja a seguir algumas grandezas com seus respectivos nomes nas escalas dos multímetros: Tensão contínua = VCC, DCV, VDC (ou apenas um V com duas linhas sobre ele, uma linha tracejada e a outra linha continua). Tensão alternada = VCA, ACV, VAC (ou um V com um “~” (til) sobre ele). Corrente contínua = DCA, ADC (ou um A com duas linhas sobre ele, uma linha tracejada e uma linha continua).

Corrente alternada = ACA (ou um A (em maiúsculo) com um “~” (til) sobre ele). Resistência = Ohms, cujo símbolo é a letra Ω do alfabeto grego.

Atenção: para medirmos a intensidade de corrente, devemos colocar o multímetro em série com o ponto a ser medido. Por exemplo, se a intenção é medir a intensidade de corrente que circula por uma lâmpada, devemos desligar um lado da lâmpada, encostar-se a este ponto uma ponta de prova e a outra ponta de prova deve ser encostado no fio que soltamos da lâmpada, este é um procedimento de uma ligação em série.

Alguns multímetros (normalmente de baixo custo) só medem corrente contínua, por isso não devem ser utilizados para se medir intensidade de corrente alternada.

Para executar a medida de resistência, deve-se desligar todos os pontos da peça a ser medida e encostarmos uma ponta de prova em cada terminal da peça, se for o caso de medir a resistência de uma lâmpada incandescente, encostamos uma ponta de prova na rosca e outra na parte inferior e metálica do conector da lâmpada.

Todos os tipos de medidas devem ser feitas com critério e em nenhuma hipótese devem ser encostadas as mãos ou qualquer parte do corpo em nenhuma ponta de prova ou parte metálica durante a medida, caso isto venha a acontecer, haverá risco de choque ou alteração da medida.

É importante observar e estar atendo para o fato de que a grande maioria dos multímetros digitais tem 3 ou 4 bornes para a ligação das pontas de prova. Geralmente, apenas um borne é comum, os outros bornes servem para medição de tensão, resistência e corrente, observe a indicação dos bornes que sempre mostram para qual grandeza ou escala ele pode ser usado, tenha em mente os parâmetros a seguir:

O borne comum, normalmente é indicado por COM, e é onde deve estar sempre ligada a ponta de prova preta.

O borne indicado por V/Ohms/mA é onde deve estar conectada a ponta de prova vermelha para a medição de tensão (contínua ou alternada), resistência e corrente na ordem de miliamperes.

Borne indicado por A é onde deve estar a ponta de prova vermelha para a medição de corrente continua ou alternada, lembre-se que a grande maioria dos multímetros digitais não mede corrente alternada, é altamente recomendável que seja verificada a existência de uma escala no instrumento antes de fazer a medição da intensidade de corrente alternada.

O quarto borne em um multímetro pode ser utilizado para a medição de corrente contínua mais intensa, geralmente o máximo é de até 10 A, neste caso a indicação no borne seria 10 A ou 10 ADC. Quando um multímetro apresenta escalas para medição de capacitância ou ganho (β) de transistores normalmente há conectores específicos para esta finalidade ou compartilham bornes.

Para medidas de capacitância os capacitores sob prova devem ser sempre descarregados antes de fazer qualquer medição.

Os multímetros digitais normalmente mostram uma indicação de que a bateria está se esgotando, isto normalmente é feito através de um símbolo de bateria que aparece continuamente ou que fica piscando no display.

Quando o símbolo de bateria estiver piscando, troque-a pois os resultados os costumam apresentar uma grande margem de erro em suas leituras.

Caso uma leitura precise ser monitorada durante um longo tempo este problema poderá fazer com que você acredite que uma tensão, ou corrente, está variando, quando ela está fixa e na verdade é a bateria do multímetro que está fraca.

A chave de liga-desliga de um multímetro digital pode ser uma das posições da chave rotativa como pode ser uma chave ao lado do instrumento, se vão vai utilizar deixe desligado o multímetro.

A maioria dos multímetros digitais são chamados de multímetros digitais de 3 ½ dígitos (3 dígitos e meio), isto quer dizer que ele é capaz de medir grandezas de até 3 números completos mais meio número.

7 Osciloscópio O osciloscópio é um dispositivo de visualização gráfica que mostra os sinais

elétricos no domínio tempo. O eixo vertical, denominado Y, representa-se a tensão; enquanto que o eixo

horizontal, denominado X, representa-se o tempo. Com o Osciloscópio podemos: • Determinar diretamente o período e a tensão de um sinal; • Determinar indiretamente a freqüência de um sinal; • Determinar que parte do sinal é DC e que parte é AC; • Localizar avarias em um circuito; • Medir a fase entre dois sinais; • Determinar que parte do sinal é ruído e como este varia no tempo. Ou seja, analisar visualmente e qualificar o sinal. O osciloscópio é um dos instrumentos mais versáteis que existem, podendo medir

um grande número de fenômenos, provido do transdutor adequado (um elemento que converte uma grandeza física em um sinal elétrico) será capaz de fornecer um valor de pressão, ritmo cardíaco, potência de um som, etc.

Muitas vezes avaliamos um sinal DC com o multímetro, e obtemos o valor esperado, no entanto esse sinal pode estar com ruído suficiente para causar problemas na etapa seguinte do circuito, levando-nos ao engano.

Tipos de osciloscópios Os osciloscópios podem ser analógicos ou digitais. Os primeiros trabalham

diretamente com o sinal aplicado, o qual uma vez amplificado desvia um feixe de elétrons no sentido vertical proporcionalmente ao seu valor. Em contraste, os osciloscópios digitais utilizam previamente um conversor analógico-digital (A/D) para armazenar digitalmente o sinal de entrada, reconstruindo posteriormente esta informação na tela do osciloscópio.

Ambos os tipos possuem suas vantagens e inconvenientes. Os analógicos são preferidos quando é prioritário visualizar variações rápidas do sinal de entrada em tempo real. Os osciloscópios digitais são utilizados quando se deseja visualizar e estudar eventos não repetitivos ( picos de tensão que se produzem aleatoriamente).

Controles existentes em um osciloscópio típico

À primeira vista um osciloscópio se parece com uma pequena televisão portátil, salvo um reticulado que ocupa a tela e o maior número de controles que possui.

Na figura 25 estão representados os controles, distribuídos em cinco seções:

Fig. 25: Controles do Osciloscópio:** Vertical. ** Horizontal. ** Disparo. ** Controle de visualização ** Conectores.

7.1 Como funciona um osciloscópio

Para entender o funcionamento dos controles que existem em um osciloscópio, é

necessário nos determos um pouco nos processos internos realizados por este aparelho. Começaremos pelo tipo analógico, já que é o mais utilizado.

Osciloscópios Analógicos

Fig. 26 :Representação em Blocos de um Osciloscópio Analógico.

Quando se conecta a ponta de prova a um circuito, o sinal atravessa esta última e

se dirige à seção vertical. Dependendo de onde situamos o ajuste do amplificador vertical, atenuaremos o sinal ou o amplificaremos. Na saída deste bloco já dispomos de um sinal suficientemente forte para ser aplicado às placas de deflexão vertical (que naturalmente estão em posição horizontal) e que são encarregadas de desviar o feixe de elétrons, que surge do catodo e que se choca contra o material fluorescente do interior da tela, em sentido vertical. Sobe se a tensão é positiva com relação ao ponto de referência (GND) ou desce se é negativa.

O sinal também atravessa a seção de disparo para desta forma iniciar a varredura horizontal (este é encarregado de mover o feixe de elétrons desde o lado esquerdo da tela até o lado direito em um determinado intervalo de tempo). O traçado ( que aparece da esquerda para a direita ) é produzido aplicando-se a parte ascendente de uma onda dente de serra às placas de deflexão horizontal ( as que estão em posição vertical ), e cujo período pode ser ajustado através do comando TIME-BASE. O retraço ( que ocorre da direita para a esquerda) é realizado de forma muito mais rápida com a parte descendente do mesmo dente de serra.

Desta forma, a ação combinada do traçado horizontal e da deflexão vertical traça o gráfico do sinal na tela. A seção de disparo é necessária para estabilizar os sinais repetitivos (se assegura que o traçado comece em um mesmo ponto do sinal repetitivo).

Na figura 27 pode-se observar o mesmo sinal em três ajustes de disparo diferentes: no primeiro caso é feito o disparo na subida do sinal, no segundo caso sem o disparo e no terceiro caso o disparo é realizado na descida do sinal.

Fig. 27: Níveis de Trigger diferentes.

Concluindo, para utilizar de forma correta um osciloscópio analógico necessitamos realizar três ajustes básicos:

• A atenuação ou amplificação que necessita o sinal. Utilizar o comando AMPL. para ajustar a amplitude do sinal antes de que seja aplicado às placas de deflexão vertical. Convém que o sinal ocupe a parte principal da tela sem chegar a ultrapassar os limites da mesma.

• A base de tempo. Utilizar o comando TIMEBASE para ajustar o que representa em tempo uma divisão na horizontal da tela. Para sinais repetitivos é conveniente que na tela se possam observar aproximadamente um par de ciclos.

• Disparo do sinal. Utilizar os comandos TRIGGER LEVEL (nível de disparo) e TRIGGER SELECTOR (tipo de disparo) para estabilizar o melhor possível os sinais repetitivos.

Osciloscópios Digitais Os osciloscópios digitais possuem além das seções explicadas anteriormente um

sistema adicional de processamento de dados que permite armazenar e visualizar o sinal.

Fig. 28: Representação em Blocos de um Osciloscópio Digital.

Quando se conecta a ponta de prova de um osciloscópio digital a um circuito, a

seção vertical ajusta a amplitude do sinal da mesma forma que é feito no osciloscópio analógico.

O conversor analógico-digital do sistema de aquisição de dados amostra o sinal a intervalos de tempo determinados e converte o sinal de tensão contínua em uma série de valores digitais chamados amostras. Na seção horizontal um sinal de relógio determina quando o conversor A/D faz uma amostra. A velocidade deste relógio é chamada de velocidade de amostragem e se mede em amostras por segundo.

Fig. 29: Amostragem do Sinal.

Os valores digitais amostrados são armazenados em uma memória como pontos

do sinal. O número de pontos do sinal utilizados para reconstruir o sinal na tela é chamado de registro. A seção de disparo determina o início e o final dos pontos do sinal no registro. A seção de visualização recebe estes pontos do registro, uma vez armazenados na memória, para apresentar na tela o sinal.

Dependendo das capacidades do osciloscópio podemos ter recursos adicionais sobre os pontos amostrados, inclusive podendo-se dispor de um pré-disparo, para observar eventos que tenham lugar antes do disparo.

Fundamentalmente, um osciloscópio digital pode ser manuseado de forma similar ao analógico; para podermos fazer as medidas é necessário ajustar o comando AMPL., o comando TIMEBASE assim como os comandos que intervém no disparo.

Devemos sempre analisar criticamente o processo de medição e suas condições, as características do osciloscópio e ponteira e conhecer o sinal que se deseja medir, para que possamos reconhecer os resultados das medidas e julgá-los da forma mais adequada possível.