Milivoltímetro (INS535)

Escrito por Newton C Braga

Descrevemos a montagem de um sensível multímetro para a medida de tensões muito baixas, da ordem de 1 mV na escala menor, operando tanto com um instrumento comum como um multímetro que tenha uma escala baixa de tensões ou correntes. O circuito é alimentado por fonte simétrica ou duas baterias de 9 V.

A dificuldade maior que encontramos ao tentar usar um multímetro comum na medida de tensões muito baixas é a sua sensibilidade;

A resistência apresentada por estes instrumentos afeta o circuito em que está sendo feita a medida, alterando a tensão nele existente.

Este problema não é apresentado pelos multímetros digitais, mas não são todos que possuem um instrumento deste tipo.

Utilizando um amplificador operacional é possível ter um aumento da sensibilidade e com a amplificação, medir tensões de valores muito baixos utilizando um instrumento comum.

Nosso instrumento utiliza um amplificador operacional muito conhecido, e barato, que é o 741 apresentando 7 escalas que podem medir correntes em fundos e 1 a 100 mV.

A precisão das medidas dependerá apenas da precisão dos resistores utilizados.

Sugerimos a utilização de tipos de 1% ou 2% de tolerância para se obter um instrumento de boa precisão.

Pode-se partir de resistores comuns selecionando-os em um lote, coma ajuda de um multímetro digital.

A sensibilidade que obtemos é de 1 MΩ/Volt em todas as escalas.

 

Funcionamento

A base do circuito é um amplificador operacional que é alimentado por uma fonte simétrica e tem na sua saída um instrumento indicador.

Podemos usar instrumentos com fundos de escala entre 200 µA e 1 mA.

O amplificador operacional opera com um ganho baixo, pois sua principal função é antes proporcionar um aumento da resistência de entrada, fornecendo uma baixa resistência de saída.

A finalidade do trimpot P1 é ajustar o ponto de offset do operacional, zerando sua saída na ausência de tensão de entrada.

A rede divisora com resistores determina a escala de tensão medida.

Em P2 ajustamos o fundo de escala do instrumento em função de suas características.

Os componentes P2, R10 e R11 dependem do fundo de escala do instrumento conforme a seguinte tabela.

Instrumentos P2 R10 R11
200uA 10k 2k2 4k7
500uA 4k7 1k 2k2
1mA 2k2 470R 1k

 

A fonte de alimentação simétrica para o circuito é mostrada na figura1.

 

   Figura 1 – Fonte simétrica para o circuito
Figura 1 – Fonte simétrica para o circuito

 

 

Montagem

O diagrama completo do milivoltímetro, sem a fonte, é mostrado na figura 2.

 

  Figura 2 – Diagrama do milivoltímetro
Figura 2 – Diagrama do milivoltímetro

 

A alimentação também pode ser feita com duas baterias de 9 V ligadas conforme mostra a figura 3.

 

   Figura 3 – Alimentando com duas baterias de 9 V
Figura 3 – Alimentando com duas baterias de 9 V

 

Uma placa de circuito impresso para a montagem é mostrada na figura 4.

 

   Figura 4 – Placa para a montagem
Figura 4 – Placa para a montagem

 

Na montagem, observe a posição do circuito integrado e a polaridade do instrumento indicador.

Pode ser usada uma chave seletora com os resistores soldados diretamente aos seus terminais, conforme mostra a figura 5.

 

   Figura 5 – Uso de uma chave seletora
Figura 5 – Uso de uma chave seletora

 

Este tipo de chave não é muito simples de encontrar, mas como alternativa podem ser usados bornes onde as pontas de prova serão encaixadas nos pontos correspondentes.

 

Prova e Uso

Ligue a alimentação do circuito e ajuste inicialmente em P1 a tensão no instrumento, colocando-o num ponto em que a indicação seja zero.

Depois, usando uma fonte de alimentação de precisão, aplique 1 V no circuito com a seleção feita para esta tensão e ajuste P2 para que o instrumento indique o máximo de sua escala.

Será interessante calibrar depois o instrumento com valores de 0 a 1 que serão usados como referência.

O instrumento estará pronto para ser usado.

Cuidado para não aplicar tensões elevadas na entrada do instrumento, pois ele pode sofrer danos irreversíveis.

 

CI-1 – 741 – circuito integrado

M1 – Microamperímeto – ver texto

P1 – 10k – trimpot

P2 – trimpot conforme instrumento – ver texto

R1 – 750 k Ω – resistor 1%

R2 – 150 k Ω – resistor 1%

R3 – 75 k Ω – resistor 1%

R4 – 15 k Ω – resistor 1%

R5 – 7k5 Ω – resistor 1%

R6 – 1k5 Ω – resistor 1%

R7 – 1k Ω – resistor 1%

R8, R9 – 1M Ω x 1/8 W – resistores – marrom, preto, verde

R10, R11 – resistores – ver texto

 

Diversos:

Placa de circuito impresso, material para fonte, caixa para montagem, chave seletora ou bornes, fios, solda, etc.