Multimetro e Fonte DC

Laboratório de Física Experimental I
Centro Universitário de Vila Velha
Multímetro e Fonte DC
Laboratório de Física
Prof. Rudson R. Alves
2012
Laboratório de Física ­ UVV
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Sumário
Multímetro Minipa ET-1001..............................................................................................................3
TERMINAIS (1).............................................................................................................................3
ESCALAS (2 a 8)..........................................................................................................................3
Ω - Resistência Elétrica (2)..........................................................................................................3
DCV - Voltagem DC (tensão contínua) (3)...................................................................................3
OFF - Multímetro Desligado (4)...................................................................................................3
ACV - Voltagem AC (tensão alternada) (5)..................................................................................4
DCA - Corrente DC (corrente contínua) (6).................................................................................4
10A - 10A DC (corrente contínua com 10A de fundo de escala) (7)...........................................4
hfe - hfe de transistores (8)........................................................................................................4
Diodo (9)......................................................................................................................................4
Fonte DC Minipa MPS-303D.............................................................................................................4
TERMINAIS (7, 8 e 9)...................................................................................................................5
POWER (12).................................................................................................................................5
MOSTRADOR (10)........................................................................................................................5
Ajuste de Voltagem (3 e 4).........................................................................................................5
Ajuste de Corrente (5 e 6)...........................................................................................................6
Correntes acima de 3A:...............................................................................................................6
5A/20V:...................................................................................................................................6
Tensões acima de 30V:...............................................................................................................7
2,5A/50V:................................................................................................................................7
Protoboard.......................................................................................................................................7
Montando Circuitos.....................................................................................................................8
Resistores em série................................................................................................................8
Resistores em paralelo...........................................................................................................9
Alguns Cuidados..............................................................................................................................9
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Multímetro Minipa ET-1001
Este texto é um resumo do manual de operação do Multímetro Digital Minipa ET-1001.
Para maiores informações solicite o manual ao seu professor.
TERMINAIS (1)
O Multímetro ET-1001 possui três terminais de entrada de
sinal:
A) 10ADC - terminal para a medida de corrente elétrica
até 10A DC (corrente contínua)
B) VΩmA - terminal para a medida de Volts (tensão),
Ohms (resistência elétrica) e mili-Ampères (corrente
elétrica)
C) COM - comum, utilizado em todas as medições.
Os terminal devem ser usados aos pares sempre com o
terminal COM.
ESCALAS (2 a 8)
Existem vinte possíveis escalas para a utilização do
Figura 1: Multímetro ET-1001
multímetro ET-1001. Estas escalas estão separadas
por linhas coloridas com a respectiva grandeza
elétrica a ser medida destacada das possíveis
escalas.
Todas as escalas são utilizadas com os terminais B e C comentados acima, com
exceção da escala 10A que utiliza os terminais A e C.
Segue abaixo uma breve descrição de cada intervalo de escala.
Ω - Resistência Elétrica (2)
Para a medida de resistência elétrica é necessário usar os terminais B e C. As escalas possíveis
estão em VERDE com o símbolo Ω abaixo.
Os fundos de escala possíveis são: 200Ω, 2000Ω, 20kΩ, 200kΩ e 2000kΩ.
Um número UM, no extremo esquerdo do visor, irá aparecer sempre que a escala selecionada
for insuficiente para medir o valor da resistência testada. Neste caso será necessário aumentar
a escala para medir o valor da resistência.
DCV - Voltagem DC (tensão contínua) (3)
Para a medida de tensão contínua (DC) utilize os terminais B e C. As escalas possíveis estão em
BRANCO com DCV ao lado.
Os fundo de escala possíveis são: 200mV, 2000mV (ou 2,000V), 20V, 200V e 1000V.
Observe que estas escalas medem apenas tensão contínua, não serve para media a tensão da
rede elétrica ou mesmo a tensão que sai dos terminais de um transformador, as quais são
alternadas.
OFF - Multímetro Desligado (4)
Mantenha o multímetro sempre desligado, enquanto não estiver em uso. Isto não apenas
economizará a bateria como também é uma medida de segurança.
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ACV - Voltagem AC (tensão alternada) (5)
Para medir tensão alternada (AC) utilize os terminais B e C. As escalas possíveis estão em
BRANCO com ACV acima.
Os fundo de escala possíveis são: 750V e 200V.
DCA - Corrente DC (corrente contínua) (6)
Para medir corrente contínua (DC) utilize os terminais B e C. As escalas possíveis estão em
VERDE com DCA à direita.
Os fundo de escala possíveis são: 200µA, 2000µA (ou 2,000mA), 20mA e 200mA.
A medida de corrente é sempre uma operação crítica, devendo-se tomar algumas precauções
para se evitar danos pessoais e aos equipamentos:
a) Antes de ligar o circuito, calcule o valor da corrente que irá passar pelo amperímetro e
escolha uma escala sempre superior ao máximo de corrente esperado.
b) Nunca ligue o experimento sem a aprovação do professor.
10A - 10A DC (corrente contínua com 10A de fundo de escala) (7)
Para medir corrente contínua acima de 200mA é necessário utilizar esta escala. Os terminais
utilizados nesta medida são A e C (10A).
Cabe aqui os mesmos cuidados observados no item DCA, acima.
hfe - hfe de transistores (8)
Para medir hfe de transistores. Esta escala não será trabalhada no laboratório.
Diodo (9)
Para medir estado de operação de diodos. Esta escala serve para testar o estado em que se
encontra um diodo (condução ou não). Utilize os terminais B e C, para a conexão do diodo.
Fonte DC Minipa MPS-303D
Este texto é um resumo de operação da Fonte de Alimentação Minipa MPS-303D.
Para maiores informações solicite o manual ao seu professor.
Esta Fonte pode fornecer de 0 a 30V DC (tensão contínua) com até 3A de corrente elétrica.
Associações de Fontes são possíveis para se conseguir correntes superiores a 3A ou tensões
superiores a 30V, veja abaixo.
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Figura 2: Fonte DC Minipa MPS-3003D
Descrição:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Led indicador de sub-tensão;
Led indicador de sub-corrente;
11.
Ajuste grosso de tensão;
12.
Ajuste fino de tensão;
13.
Ajuste grosso de corrente;
14.
Ajuste fino de corrente;
15.
Saída positiva da fonte;
16.
Terra da fonte;
Saída negativa da fonte;
Mostrador da fonte (corrente/tensão, dependendo da posição
da chave 13)
Leds indicadores do modo de operação dos Mostrador 10;
Botão liga/desliga;
Chave para seleção do modo do mostrador: corrente/tensão;
Compartimento do fusível de proteção;
Tomada;
Chave de seleção 110V/220V. (ATENÇÃO! OBSERVE A
POSIÇÃO DESTA CHAVE ANTES DE LIGAR O EQUIPAMENTO A
TOMADA).
TERMINAIS (7, 8 e 9)
A Fonte MPS-303D possui três terminais:
+
positivo, com borda vermelha.
GND terra (ground), com borda verde.
negativo, com borda preta.
Geralmente os terminais GND e (-) estarão curto-circuitados por uma chapa metálica, uma vez
que o laboratório dispõem de terra nas tomadas.
POWER (12)
Liga e desliga a Fonte (ON/OFF).
MOSTRADOR (10)
O mostrador na parte superior da Fonte possui duas escalas possíveis de trabalho, para
o monitoramento do aparelho, selecionadas por uma pequena chave a sua esquerda.
Estas escala permitem o operador conhecer a tensão (chave para cima - VOLTS) ou a
corrente (chave para baixo - AMPS) fornecidas pela Fonte em tempo de operação.
Ajuste de Voltagem (3 e 4)
A tensão na fonte é ajustada através dos botões de ajuste no quadro VOLTAGE no meio
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do aparelho, à direita.
Com o MOSTRADOR na posição VOLTS, utilize o botão FINE para o ajuste fino da tensão
e COARSE para o ajuste grosso. A tensão regulada aparecerá no MOSTRADOR acima.
Ajuste de Corrente (5 e 6)
Em vários experimentos é necessário garantir que a corrente no circuito não ultrapasse
a certos valores. Para limitar a corrente a ser fornecida na fonte proceda como segue:
1. Com os terminais da Fonte desconectados, ligue-a e posicione o MOSTRADOR
inicialmente em VOLTS;
2. Regule uma tensão de aproximadamente 2,5V (veja Ajuste de Voltagem);
3. Mude o MOSTRADOR para AMPS;
4. Com um cabo banana-banana feche os terminais (+) e (-) em curto. Uma valor de
corrente deverá aparecer no MOSTRADOR neste momento.
5. Regule a corrente com os botões FINE e COARSE em CURRENT.
6. Uma vez terminado o ajuste, retire os cabos banana-banana e mude o MOSTRADOR
para VOLTS novamente.
Após este ajuste de corrente a tensão pode ser ajustada em qualquer valor desejado. O
ajuste na tensão, em geral, não interferirá no ajuste de corrente e vise-versa. Desta
forma você pode garantir que a corrente no circuito não ultrapassará ao valor regulado.
Se por algum motivo, durante o experimento for solicitado da fonte mais corrente do
que o regulado nesta etapa, ela simplesmente não fornecerá, travando também o
avanço da tensão na fonte se necessário.
Correntes acima de 3A:
Para experimentos que necessite de corrente acima de 3A devemos associar Fontes MPS-303D
em paralelo, de forma a suprir a demanda de corrente.
Abaixo está descrito o procedimento para se associar duas fontes em paralelo para uma
corrente de 5A e uma tensão de 20V. Para demandas superiores a 6A utilize mais Fontes em
paralelo seguindo o mesmo procedimento apresentado abaixo.
5A/20V:
a) Pegue duas Fontes Minipa MPS-303D e regule as correntes máximas em 2,5A máxima,
conforme o Ajuste de Corrente acima;
b) Regule a tensão nas Fontes em aproximadamente 20V;
c) Com um cabo banana-banana conecte os terminais (-) das duas Fontes;
d) Conecte um multímetro Minipa ET-1001 na escala de 2000mV (2V) entre os terminais (+) das
duas Fontes, veja esquema abaixo;
e) Regule as tensões nas Fontes (ajuste fino) até que a diferença de tensão medida do
Multímetro seja zero;
f) Retire o Multímetro e conecte os dois terminais (+) das Fontes.
Agora você possui uma Fonte DC de 20V a 5A.
ATENÇÃO: Os botões de ajuste não poderão mais serem mexidos durante a operação das Fonte
nesta configuração. De outra forma você poderá desbalancear o fornecimento de carga das
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Fontes, e eventualmente causar queima dos equipamentos.
Tensões acima de 30V:
Para experimentos que necessite de tensões acima de 30V devemos associar Fontes MPS-303D
em série, de forma a suprir a demanda potencial elétrico.
Abaixo está descrito o procedimento para se associar duas fontes em série para uma corrente
de 2,5A e uma tensão de 50V. Para demandas superiores a 6A utilize mais Fontes em série
seguindo o mesmo procedimento apresentado abaixo.
2,5A/50V:
a) Pegue duas Fontes Minipa MPS-303D e regule as correntes máximas em 2,5A máxima,
conforme o Ajuste de Corrente acima;
b) Regule a tensão nas Fontes em aproximadamente 25V;
c) Com um cabo banana-banana conecte os terminais (-) das duas Fontes;
d) Conecte um multímetro Minipa ET-1001 na escala de 2000mV (2V) entre os terminais (+) das
duas Fontes, veja esquema abaixo;
e) Regule as tensões nas Fontes (ajuste fino) até que a diferença de tensão medida do
Multímetro seja zero;
f) Retire o Multímetro e desconecte os dois terminais (-) das Fontes.
g) Agora conecte um terminal (+) de uma Fonte ao (-) de outra.
h) Através dor terminais (+) e (-) restantes você terá 50V a 2,5A.
Agora você possui uma Fonte DC de 50V a 2,5A.
Protoboard
O Protoboard utilizado no laboratório é composto de dois tipos de elementos, distintos,
marcados como A e B, e quatro bornes coloridos, identificados no protoboard como terra, V1, V2
e V3, veja a Figura 3. Estes elementos não possuem conexões entre si, sendo necessário a
utilização de fios e cabos para conectá-los eletricamente.
Figura 3: Protoboard Minipa MP-2420 (2420 pontos)
O proto-board possui três elementos do tipo A. Estes elementos possuem 64 trilhas com 5
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pontos conectados, arranjados em duas linhas independentes, Figura 4. As trilhas são
apresentadas como a linha verde na Figura 4.
Figura 4: Elemento A: 64 trilhas duplas de 5 pontos
conectados.
Do tipo B, são 5 elementos dispostos pelo proto-board em quatro elementos paralelos, nas
bordas e entre os elementos tipo A, e um transversal. Estes elementos possuem quatro trilhas
com 25 pontos conectados, representados em verde na Figura 5.
Figura 5: Elemento B: 4 trihas de 25 pontos conectados
Montando Circuitos
Em geral, a montagem de um circuito é mais confortavelmente realizada nos elementos do tipo
A, dado a sua disposição. Os elementos do tipo B são mais utilizados para levar um potencial
elétrico a pontos distantes no protoboard. Isto não significa que os elementos do tipo B não
possam ser usados na montagem do circuito, apenas não são convenientes para tal serviço.
Nas seções a seguir são apresentados algumas montagens simples e o seu respectivo circuito.
Resistores em série
Para a montagem em Série, tome como base o circuito com
quatro resistores apresentado na Figura 6. Neste circuito é
ressaltado as conexões entre os dispositivos (resistores e
fonte), enumerando-os com as letras “a” a “e”. Estas conexões
são a base para a montagem do circuito no protoboard. Cada
conexão se tornará uma linha no protoboard, quanto montado
nos elementos tipo A.
Uma possível montagem é apresentada na Figura 7. Observe
que os pontos de conexão entre os dispositivos se tornaram
linhas no protoboard (neste caso colunas, pois a imagem se
encontra deitada).
a
R1
•
b
•
R2
V
•
+
-
c
R3
•
e
•
R4
d
Figura 6: Circuito Série
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Figura 7: Montagem de quatro resistores em série.
Resistores em paralelo
O circuito com quatro resistores em paralelo é apresentado na Figura 8. Observe que nesta
montagem exite apenas dois pontos onde os dispositivos são conectados, nomeados “a” e “b”.
Todos pontos na parte superior do circuito correspondem a uma mesma conexão, “a”, assim
com a parte inferior corresponde a conexão “b”.
a
•
V
•
R1
+
-
•
b
•
R2
•
R3
R4
•
Figura 8: Circuito Paralelo
Uma possível montagem sobre o protoboard é apresentado na Figura 9, novamente com a
imagem deitada. As linhas “a” e “b” são marcadas para evidenciar as conexões do circuito.
Figura 9: Montagem de quatro resistores em
paralelo.
Alguns Cuidados
Para uma operação segura dos equipamentos do laboratório, é conveniente observar alguns
cuidados fundamentais:
● Nunca ligue um equipamento à tomada sem antes consultar a opinião de todos os
colegas da mesa. Em caso de dúvidas, consulte o seu professor;
● Monte os circuitos sempre com a fonte de alimentação desligada;
● Nunca ligue um circuito sem a aprovação do seu professor;
● Não gire a escala dos multímetro com o equipamento conectado ao circuito. Isto poderá
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evitar curtos-circuitos indesejados ou aplicação de potencial elétrico em escalas
indevidas;