1.6 Instrumentos de Medida
Nas aulas de laboratório das disciplinas de electrónica os alunos vão tomar contacto com dois tipos de instrumentos de medida de grandezas eléctricas: de grandezas constantes no tempo, como é o caso do voltímetro, do amperímetro, do wattímetro e do multímetro; e de medição de grandezas variáveis no tempo, isto é, de sinais eléctricos, como é o caso do osciloscópio.
1.6.1 Voltímetro
O voltímetro é um instrumento de medida da amplitude da tensão eléctrica. É dotado de duas pontas de prova de acesso ao exterior (Figura 1.9.a), através das quais se pode medir a tensão aos terminais de uma fonte de tensão constante, entre dois quaisquer pontos de um circuito eléctrico, ou ainda entre um qualquer ponto e a referência.
A ligação de um voltímetro ao circuito é de tipo paralelo. O mesmo é dizer que durante a medição o instrumento constitui um caminho paralelo ao elemento ou circuito a diagnosticar. No entanto, um voltímetro ideal procede à medição da tensão sem absorver qualquer corrente eléctrica (apresenta, por isso, uma resistência eléctrica de entrada infinita), característica que garante a não interferência do aparelho no funcionamento do circuito.
No passado, todos os voltímetros eram de tipo analógico. Nos aparelhos deste tipo, a amplitude da tensão é indicada através da posição de um ponteiro sobre uma escala graduada, cuja selecção condiz com a amplitude prevista para a tensão. Actualmente existe uma grande variedade de voltímetros analógicos e digitais, sendo em geral uma das múltiplas funções disponibilizadas pelo multímetro.
Figura 1.9 Voltímetro (a), amperímetro (b) e wattímetro (c)
1.6.2 Amperímetro
O amperímetro é um instrumento de medida da amplitude da corrente eléctrica. Como se indica na Figura 1.9.b, e ao contrário do processo de medição da tensão, a medição de uma corrente eléctrica obriga a que o instrumento seja percorrido pela grandeza a diagnosticar. Um amperímetro ideal caracteriza-se pela capacidade de medir a corrente sem incorrer em qualquer queda de tensão entre os seus dois terminais.
1.6.3 Wattímetro
O wattímetro é um instrumento que permite medir a potência eléctrica fornecida ou dissipada por um elemento. O wattímetro implementa o produto das grandezas tensão e corrente eléctrica no elemento, razão pela qual a sua ligação ao circuito é feita simultaneamente em série e em paralelo (Figura 1.9.c). Assim, dois dos terminais são ligados em paralelo com o elemento, efectuando a medição da tensão, e os dois restantes são interpostos no caminho da corrente. Tal como o voltímetro e o amperímetro, o wattímetro ideal mede a tensão sem desvio de qualquer fluxo de corrente, e mede a corrente sem introduzir qualquer queda de tensão aos seus terminais.
1.6.4 Multímetro
O multímetro é um instrumento de medida multifuncional que congrega, entre outras, as funções de voltímetro e de amperímetro. Actualmente existe no mercado uma enorme variedade de multímetros: de tipo analógico ou digital; de pequenas (bolso) ou grandes dimensões; de baixa ou elevada precisão; de baixo ou elevado preço.
Figura 1.10 Multímetros
1.6.5 Osciloscópio
O osciloscópio é um instrumento de medida que permite visualizar em tempo real a amplitude de uma tensão eléctrica variável no tempo. O osciloscópio é de todos os instrumentos o de maior utilidade e complexidade, designadamente devido à necessidade de associar à medição a dimensão do tempo (Figura 1.11). Os osciloscópios actualmente existentes no mercado dispõem de diversos canais de leitura simultânea, em geral dois ou quatro, podendo ser de tipo analógico ou digital. Os osciloscópios digitais são os de maior funcionalidade, permitindo designadamente somar e subtrair sinais entre canais, calcular valores médios, máximos e mínimos, determinar períodos e frequências de oscilação dos sinais medidos, suspender, memorizar e recuperar sinais, imprimir ou transferir para um computador o conteúdo do visor, etc. Os osciloscópios são dotados de uma ponta de prova por canal, cujos dois terminais devem ser ligados em paralelo com o elemento cuja tensão aos terminais se pretende medir. Na Figura 1.11 ilustram-se alguns osciloscópios actualmente comercializados.