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Aula 05: Instrumentos  de Medidas

Nessa aula serão mostrados os principais instrumentos usados para efetuar as medidas elétricas no circuito.

Instrumentos de Medidas

      A simulação de um circuito consiste em  medir correntes, tensões, potências, ver formas de onda e outras  propriedades de um circuito. No caso do nosso exemplo deveremos medir a corrente  e as tensões nos resistores, para isso devemos inserir instrumentos adequados.  Os principais instrumentos usados em CC são:

O voltímetro, amperímetro, wattímetro  e o multímetro (amperímetro, voltímetro, ohmímetro  e decibelímetro).

Inserindo um Instrumentos de Medida -  Voltímetro e Amperímetro

      Para medir corrente inserimos um amperímetro em série com o circuito.  Para medir  tensão  inserimos o voltímetro em paralelo. Os voltímetros e amperímetros se encontram  na caixa de componentes   Place Indicators (Indicadores ).  Clicando em Place Indicators que se encontra na Barra de Componentes,  se abrirá a janela de seleção de  componentes da Figura 1.

                               

                      ( a )                                                                                              ( b )                                                                                     

Figura 1 -  ( a ) Icone da Caixa de componentes  Indicadores (Indicators)  fechada – ( b ) Caixa de dialogo Selecione um Componente (Select a Component) aberta

    Na Figura 1b  em  Family (Família) selecionamos Voltmeter (Voltímetro ) e em componente selecionar o Voltmeter_H (Voltímetro Horizontal). Pode escolher outra configuração em função do circuito. Os instrumentos amperimetro e voltimetro pode ser usados em DC ou AC. Para mudar dar duplo clique. Experimente.

Obs: Voce pode esconder as informações  que aparecem para isso dar duplo clique no icone, na janela que aparece,  Voltmeter, selecione  Use component specific visbility settings, Desmarque Show labels, Show values, Show Refdes.

                                                                                                                   ( a )                             ( b )

Figura 2 -  Voltímetro  horizontal ( a ) com informações visiveis  ( b )  sem informações

O voltímetro deverá ser ligado em paralelo  com a resistência ou os pontos de medida. Você pode configurar as  resistências internas e o tipo de aplicação CC ou CA, para  isso basta dar duplo clique que aparecerá a caixa de diálogo da  Figura 3.

Figura 3 - Configurando a resistência interna  e o tipo de aplicação do voltímetro (DC ou AC)

    A inserção de um amperímetro é  feita de forma semelhante. O amperímetro  pode ser colocado diretamente sobre o fio. A ligação  será feita automaticamente. Experimente.
A Figura 4 mostra o circuito serie com a inserção dos instrumentos. Ajuste a resistência interna do amperímetro em 1mOhms (0,001  Ohms) na maioria dos casos dará maior precisão.

Para iniciar a simulação vá em   Simulate (Simular )>>>  Run ou clique no botão de simular

Figura 4 - Resultados da simulação (corrente e tensões)

O Multímetro

     Como alternativa para os instrumentos usados poderíamos  ter usado o multímetro (instrumento com múltipla funções)  da barra de instrumentos. É o primeiro instrumento, de cima para baixo,  da barra de instrumentos. A Figura 5 mostra o icone na area  de trabalho, instrumento aberto e a janela de ajustes.

                                     ( a )                     ( b )                                 ( c )                                                                       ( d )

Figura 5 - Multímetro   ( a ) ícone na Barra de Ferramentas   ( b ) icone na area de trabalho ( c ) aberto com seleção de tensão DC  ( d ) janela de ajuste

Obs: Para saber o nome de cada  instrumento na Barra de Ferramentas posicione o ponteiro  do  mouse momentaneamente em cima do instrumento que aparecerá o seu nome.  Experimente.

Quando voce abre o multimetro a  função default é como voltímetro DC.  Para usar como amperímetro, ohmímetro ou decibelímetro   fazer a seleção de função como na Figura  5c.

A seguir o mesmo circuito da Figura 2 após  a simulação usando os instrumentos do Multímetro.

Atenção!! Após ser efetuada a simulação,  para ver os resultados das medidas você precisa dar duplo clique no ícone  do multímetro.

            

                                               ( a )                                                                                                        ( b )

Figura 6 - Circuito com  Multímetro  ( a ) antes da simulaçã ( b ) apos simulação e abrir amperimetro

O Ohmímetro do multímetro

     Um ohmímetro é usado para medir  resistência. Para usar o multímetro como ohmímetro deveremos  ligá-lo como na figura 7 a seguir, desligando toda e qualquer fonte de  alimentação e aterrando um dos terminais.
Em seguida é só iniciar a simulação.  Experimente.

Figura 7 - Multímetro usado como ohmímetro

O Decibelímetro do multímetro

    Antes de mostrar como usar o multímetro como  decibelímetro rapidamente relembremos o conceito de decibel (dB). Dado  um circuito no qual de define claramente entrada  (Ve) e saída (vs) o ganho em dB  do circuito é definido como sendo:

Figura 8 - Quadripolo genérico

Caso Vs >Ve dizemos que houve um ganho, neste  caso Ganho(dB)>0

Caso Vs <Ve dizemos que houve uma atenuação,neste  caso Ganho(dB)<0

Caso Vs =Ve então Ganho(dB)=0

Considere como exemplo o circuito da Figura 4,  um divisor de tensão. Seja  a  tensão de saída   em R2 (V2=Vs), que no exemplo resultou  em 6 V,  e a tensaõ de entrada (Ve)  a tensão da bateria, 15 V,   o ganho em dB valerá:

                               

A Figura 9 mostra o  multímetro configurado e ajustado para medir dB relativo a 15 V e que será aplicado ao circuito da Figura 4 no qual se quer determinar o ganho entre a saida (Vs) e a entrada (ve) em dB.

                                      ( a )                                                                                               ( b )                                                  ( c )                                   

Figura 9 - Decibelímetro ( a ) No circuito ( b ) Configurando decibelimetro tendo como referencia a tensão de 15 V  ( c ) leitura do ganho em dB

O Wattímetro

   O  Wattímetro mede potência,  a potencia ativa de um circuito (em Watts), medindo também o fator  de potência (cosseno f) de um circuito. O fator de potência dá  uma medida da defasagem entre a tensão e a corrente em um circuito. Em  circuitos puramente resistivos o FP é 1, isto é, a defasagem entre  a corrente e a tensão é zero.

A  Figura 10 mostra o ícone na barra de instrumentos, o símbolo  na área de trabalho e o painel frontal aberto.

                                                                                    ( a )              ( b )                              ( c )

Figura  10 - Wattímetro  ( a ) ícone na barra de instrumentos   ( b ) Símbolo  na área de trabalho  ( c ) wattímetro aberto

A seguir exemplos de aplicação do Wattímetro.

Seja o circuito da Figura 11 (Bateria de 12 V ligada em uma resistencia de 12 Ohms)  no qual se deseja calcular a corrente e a potência dissipada em R.

O valor da corrente é 1 A e a potencia dissipada em R  P=RxIxI=12x1x1= 12 W. A medida da potencia é feita com o Wattimetro conectado como na Figura 10. Obsereve a conexão do Voltimetro interno e do Amperimetro interno.

Figura 11 - Medida de potência em um circuito

Observe  a conexão do Wattímetro na Figura 11. Como existem duas bobinas,  uma de corrente e outra de tensão (ver livro Analise de Circuitos  em Corrente Alternada - Rômulo Oliveira Albuquerque - Editora Érica),  a bobina de corrente estará em série e a de tensão em paralelo  com o circuito do qual se quer determinar a potência. Experimente

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