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Medidores de Grandezas elétricas Medidores de Grandezas elétricas Aula 05 Aula 05 Prof. Valner. Bibliografia: Instrumentação e Fundamentos de Bibliografia: Instrumentação e Fundamentos de Medidas Balbinot, A., Brusamarello, V., vol. 1

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Medidores de Grandezas elétricasMedidores de Grandezas elétricas

Aula 05Aula 05Prof. Valner.Bibliografia: Instrumentação e Fundamentos deBibliografia: Instrumentação e Fundamentos de Medidas Balbinot, A., Brusamarello, V., vol. 1

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Instrumentos Analógicos e DigitaisInstrumentos Analógicos e Digitais

Analógicos: Eletromecânicos – utilizam geralmente um ponteiro deslocando-se sobre uma escala para indicar a medida

Digitais: Eletrônicos – Geralmente utilizam dígitos para indicar a medida.

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Classes dos InstrumentosClasses dos InstrumentosÍndice de Classe Limites de erros

0 05 0 05%0,05 0,05%0,1 0,1%0,2 0,2%0 5 0 5%0,5 0,5%1,0 1,0%1,5 1,5%2 5 2 5%

Multímetro Digital de Bancada - 740 01

2,5 2,5%5,0 5,0%Os erros são sempre relativos ao

fundo de escala sendo utilizado na

Classe 0,05% + 2 dgt.

4,5 dígitos 50000 Countfundo de escala sendo utilizado namedida.

True RMS Multimeter

Permanent moving moving-coil instrument class 1 5 / double scaleclass 1.5 / double scale

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Instrumentos AnalógicosInstrumentos AnalógicosI t t Bá i G l ô t B biInstrumento Básico: Galvanômetro: Bobina que pela passagem de corrente provoca um movimento numa parte móvelmovimento numa parte móvel.Voltímetro: acrescentando-se resistores em sériesérie Amperímetro: acrescentando-se em paraleloOh í t t d ilhOhmímetro : acrescentando-se uma pilhaEsses componentes e suas ligações são

l i d h d d dselecionados por uma chave adequada, de modo a permitir a leitura da grandeza de interesseinteresse.

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Galvanômetro de Ferro MóvelGalvanômetro de Ferro Móvel

- Galvanômetro tipo ferro móvel; resistores são conectados em série para transformá-lo num voltímetro, por exemplo.p p p

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Galvanômetro de Ferro MóvelGalvanômetro de Ferro Móvel

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Galvanômetro de Ferro Móvel Galvanômetro de Ferro Móvel Muito utilizados como instrumentos de painelpDuas barras de ferro adjacentes são magnetizadas (através da corrente em uma bobina na qual as barras

tã i id ) d i ifestão inseridas) de maneira uniforme, surge uma força de repulsão entre ambas uma vez que as duas adquirem a mesma polarização magnéticaadquirem a mesma polarização magnética Faz-se uma barra fixa e a outra móvel, adaptando-se um ponteiro na barra móvelEsse tipo de instrumento pode ler voltagens ou correntes contínuas e alternadasD fl ã d t i é i l d d dDeflexão do ponteiro é proporcional ao quadrado da corrente; assim, esse tipo de instrumento mede valor RMS, também chamado de valor eficaz,

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Galvanômetro do tipo Bobina MóvelMóvel

Galvanômetro de bobina móvel (D’Arsonval)( )

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Galvanômetro de D'ARSONVALInstrumento de bobina móvel – usado na maioria dos multímetros analógicos . g

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Galvanômetro do tipo Bobina MóvelMóvel

Quando uma corrente elétrica é aplicada na pbobina (condutor) tem-se a interação entre essa corrente e o campo magnético gerado pelo imã.Mudando-se a polaridade da corrente, muda o sentido do movimento do ponteiroO instrumento lê valor médio (numa rede AC senoidal o resultado é zero), portanto serve para medir sinais contínuos no tempo. O que acontece ao medir CA com este galvanômetro?

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B bi Mó l R tifi dBobina Móvel e RetificadoresApesar do galvanômetro do tipo bobina móvel ler apenas sinais DC, é possível a utilização do mesmo nas medidas de sinais AC. Isto é normalmente feito com a utilização de semicondutores retificadores (diodos)a utilização de semicondutores retificadores (diodos)

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Instrumento de D'ARSONVAL

O instrumento de D'Arsonval indica corrente em uma direção apenas.Sem um retificador, ou corrente DC de ,polaridade errada pode danificar o instrumento.Uma vez que o ponteiro oscila em tornod e umUma vez que o ponteiro oscila em tornod e um valor, uma mola de amortecimento deve ser utilizadautilizada.

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Voltímetroo t et oA partir do Galvanômetro, basta adicionar uma resistência em série.Ideal Ri=∝ Ω

PS: O galvanômetro está em série com a resistência Rm que representa a resistência do enrolamento. O limite de corrente é dado pela capacidade do galvanômetro

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V ltí tVoltímetro

Ligação em paraleloE ê i C l l i t é iEssência: Calcular um resistor em série para determinar a corrente de fundo de escala do galvanômetro

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Todo Instrumento apresenta uma RiPode se calcular a queda de tensão pela lei de OhmPode-se calcular a queda de tensão pela lei de OhmA resistência interna do voltímetro é um parâmetro importante. Quanto mais elevada, mais próximo do ideal o instrumento será e menor a corrente que precisará para deslocar o ponteiro. Assim, a sensibilidade d i é d d l i d d f d d l Ndo instrumento é dada pelo inverso da corrente de fundo de escala. Na prática, na frontal dos instrumentos existe uma indicação em Ω/V, as quais são as unidades de 1/IFE.

maxiV R IR −=

R

RiV I

max

RI

=Galvanômetro

V I

considere 3 voltímetros de diferentes sensibilidades: 100 Ω/V, 1000 Ω/V e 20000 Ω/V. Determine o f it d i tê i i t t ã lid defeito da resistência interna na tensão lida em cada

um dos casos quando ligados como na Figura.

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AmperímetroAmperímetroA partir do Galvanômetro basta adicionar umaA partir do Galvanômetro, basta adicionar uma resistência em paralelo.Ideal Ri=0 ΩO amperímetro deve ser conectado em série com o circuitoO amperímetro deve ser conectado em série com o circuito que deseja-se fazer a medida

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AmperímetroAmperímetroA Ligação em série deste instrumento provocará um curtoA Ligação em série deste instrumento provocará um curto circuito.Essência: Calcular um resistor em paralelo (resistor de shunt), responsável pelo desvio da corrente de entrada de modo queresponsável pelo desvio da corrente de entrada, de modo que pelo galvanômetro passe apenas a corrente de fundo de escala.

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Oh í tOhmímetroA partir do Galvanômetro, basta adicionar uma pbateria em série. A resistência a ser medida fecha o circuito.Observe que você NÃO PODE ligar o ohmímetro em um circuito energizadoUtiliza escala não linear – zero - infinito.Calibrar antes de sua utilização.Checar 0Ω com as ponteiras em curto circuitoeNão coloque o dedo (ou feche o circuito pelo corpo).

NÃO PODE!!!!NÃO PODE!!!!

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E í iExercício

Dado um galvanômetro de 1 mA Ri=60 Ω, deseja-se medir 220 V. Qual o valor de R a se colocar em série?

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Calcule os valores das resistências do Voltímetro

R11000V

AR2

1000V

500V

RiR3

R4

100V

50V

R5

R6

10V

5V R65V

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Calcule os valores das resistências do VoltímetroVoltímetro

10V

5V R1

R2Ri

A

50V

10V

R3

500V

100V

R5

R4

1000V

500VR5

R6

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Resistência InternaPara um instrumento com I= 1 mA

1 1000R Ω

Exercício: Considere uma fonte de 600 V R=10 KΩ e

10000,001iR V

Ω= =

Exercício: Considere uma fonte de 600 V R=10 KΩ e 3 voltímetros com as seguintes Ri:A) 100R ΩA) B)

100iR VΩ=

1000iR VΩ=

C)Qual dos instrum. Fará a leitura mais fiel?

V2000iR V

Ω=

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AmperímetroUtiliza-se o mesmo galvanômetro

êUtiliza-se uma resistência em paralelo com o galvanômetro chamada R de shunt

RI2-i1 Ex: Com um galvanômetro R

Ri

: Co u ga va ô et ode I=1mA e Ri=15 Ω, Calcule R para fazer uma RiA

i1

medida de 8 A

I2

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ExercíciosCalcule R1 a R6 para o AR6 para o seguinte amperímetro

R iA

R1600 mA

Ri=15 OhmsA=1 mA

pR2

R3

600 mA

1 A

R3

R4

10 A

20 AR5

R6

50 A

65 A65 A

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Exercícios

Ri=15 OhmsA 1 mA

Calcule R1 a R4 no amperímetro ao

R i A

A=1 mA

no amperímetro ao lado R1

R3 R2

R4

500 mA1A5 A10 A0

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Si b l iSimbologia

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ParalaxeParalaxeQuando a vista do observador a ponta do ponteiro e oQuando a vista do observador, a ponta do ponteiro e o valor indicado na escala não se situam no mesmo plano

Esta é a razão de se utilizar espelhos no fundo da escalap

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Medição de PotênciaMedição de PotênciaO í é i d li didO wattímetro é um instrumento capaz de realizar a medida da potência de consumo (potência útil) de uma cargaCargas R, L, C em cisrcuitos AC.g , ,Fator de Potência (cos Φ)O wattímetro indica a potência útil !Fatores de Potência muito baixos podem gerar correntes altas no instrumento

Existem grandes diferenças na medição de potência em circuitos DC e AC. No primeiro, o produto simples do valor da tensão pelo valor da corrente fornece a potência elétrica consumida por uma carga ou fornecida por uma ou maispotência elétrica consumida por uma carga ou fornecida por uma ou mais fontes. Entretanto, em se tratando de circuitos AC, é preciso levar em conta a fase de I e V

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Medição de PotênciaMedição de PotênciaO fluxo de energia em uma resistência é sempre em um sentido, variando de um valor mínimo de zero a um valor máximo duas vezes em cada ciclo.Os capacitores e indutores também são conhecidos como elementos de armazenagem de energia. O capacitor armazena energia na forma de campo

lét i t it i f delétrico, enquanto que o capacitor armazena energia na forma de campo magnético. A principal diferença destes dois elementos em relação ao resistor é que este dissipa energia, enquanto que o L e C apenas armazenam. Desta forma em um circuito excitado por uma fonte que varia a polaridade estesforma, em um circuito excitado por uma fonte que varia a polaridade, estes elementos carregam e descarregam, de modo que a energia oscile entre fonte e elementos LC ou entre elementos LC apenas.

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Medição de PotênciaMedição de PotênciaPara facilitar a ligação, você pode pensar o wattímetro como dois instrumentos separados: Um voltímetro – bobinas de tensão, e um amperímetro – bobinas de corrente. A primeira deve ser ligada em paralelo e a segunda em série.Preste atenção nos laboratório!!!!!

Observe que com o wattímetro, um voltímetro e um amperímetro, você poderá medir o ângulo de defasagem entre a corrente e a tensão, e consequentemente o FP do circuitoconsequentemente o FP do circuito.

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Multímetros Digitais (DMM)g ( )DMMs são geralmente menores e podem fornecer medidas com menor pincerteza.Medidores analógicos, são mais interessantes quando estamosinteressantes, quando estamos interessados em transientes.Os DMMs, por serem em essência,

d di it lum processador digital com um conversor AD, os mesmos possuem flexibilidade. Assim, muitos outros

did ã i t dmedidores são integrados, como: testadores de diodos, de transistores, medidores de

âcapacitância,medidores de temperatura, entre outros

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Multímetros Digitais (DMM)g ( )A resolução dos instrumentos digitais é fornecida em função do número de dígitos.Se um determinado instrumento mostrar uma grandeza com 999, diz-se que a mesma é representada por 3 dígitos. p p gDisplays LCDs regulares representam as grandezas com um fundo de escala do tipo 1999 (2000 contagens) - neste caso diz-se que este instrumento é 3 e ½ dígitos. Caso o fundo de escala seja 19999 (20000 contagens), diz-se que este instrumento é 4 e ½ dígitos. gEstes instrumentos tem os fundos de escala em múltiplos de 2 unidades (20 mA, 200 mA, 2 V, 20 V, 200 V , etc)Existem ainda instrumentos que ao invés de possuírem fundos de escala 2 (unidade) tem outros números – geralmente 4. Nestes casos diz-se que o instrumento tem n ¾tem outros números geralmente 4. Nestes casos diz se que o instrumento tem n ¾ dígitos. Observe que o número de dígitos do instrumento também define a resolução do mesmo, uma vez que o dígito mais a direita representa menor variação lida por este instrumento. Porém a composição da incerteza possui outros fatores p ç p

Dígitos Contagens Total

3 1/2 0 1999 20003 e 1/2 0-1999 2000

3 e 3/4 0-3999 4000

4 e 1/2 0-19999 20000

4 e 3/4 0-39999 40000

4 e 4/5 0-49999 50000

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Multímetros Digitais (DMM)g ( )Multímetros digitais utilizam conversores AD. Atualmente são utilizados poderososAtualmente são utilizados poderosos microprocessadores, que entre outros recursos, possuem conversores AD.Os dígitos são geralmente feitos com LCD (dysplay de cristal líquido) ou então displays(dysplay de cristal líquido) ou então displays feitos com LEDs.Muitos instrumentos (principalmente os de baixo custo), são construídos a partir de um único conversor AD como o 7106 o qual já possuiconversor AD como o 7106, o qual já possui decodificador para o display (ou o seu equivalente para displays de LAD - 7107).Isso facilita a construção pois são necessárias apenas algumas ligações.apenas algumas ligações.Também pode-se usar um simples microcontrolador para implementar um voltímetro por exemplo.

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Características de conversores ADO campo da eletrônica pode ser dividido em duas grandes áreas: analógico e digital. Resumidamente pode-se citar algumas características próprias das duas áreas:g

Analógico: variável contínua. Por exemplo, tensão elétrica;

Digital: variável discreta. Por exemplo, uma seqüência de números (amostras) representando uma tensão elétrica.

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Características de conversores ADOs detalhes de funcionamento destes dispositivos, não

são o foco principal deste curso. No entanto, sugere-l bibli fi d d tise ler a bibliografia recomendada para ver tipos e

características individuais dos conversores AD.Função: Amostragem do sinal analógico

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O conversor A/DDados digitais estão baseados em níveis de

sinais que se restringem a dois estados, ou seja, osl “bi á i ” t d l l 0valores “binários” representados pelos valores 0 e

1. Estes níveis binários 0 e 1, são conhecidos como“bits” e um grupo de bits recebe o nome deg p“palavra” . Assim, uma palavra poderia ser 0101,palavra que contém 4 bits. A posição dos bits napalavra tem o significado de que o bit menospalavra tem o significado de que o bit menossignificativo (LSB) é o último da direita e o bit maissignficativo (MSB) está mais à esquerda da palavra.O valor dos bits numa palavra é:

2N 1 24 23 22 21 202N-1...24 23 22 21 20

MSB LSB

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Características de conversores ADAlgumas das principais características de conversores AD:

Faixa de entradaResolução e Número de bitsbits.Taxa de amostragemlinearidade

Entre outras, sãoEntre outras, são fundamentais para o projeto do instrumento. No caso dos multímetros, é necessário precisão de medida porém aprecisão de medida, porém a velocidade ou taxa de amostragem não precisa ser elevada (o olho humano é lento!) O tipo de conversorlento!). O tipo de conversor utilizado no 7107 ou 7106 é DUPLA RAMPA (veja bibliografia para maiores detalhes) o qual encaixa sedetalhes), o qual encaixa-se nessas necessidades.

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Uma palavra de 4 bits tem 24 níveis, ou seja, 16 níveis

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Com a conversão de 4 bits, o menor sinal de entrada queproduzirá uma mudança na saída binária é 0,1V. Isso éconhecido como resolução do conversor (na verdade, existemoutros fatores que podem afetar a resolução). Uma mudança

0 1V d ã d i á h dmenor que 0,1V na entrada não produzirá nenhuma mudançana saída digital. A resolução de um conversor AD com Nbitspode ser calculada por:

_ m ax _ m in

2 1entrada entrada

N

V VR

−=

−N é o número de bits do conversor A/D. Um conversor de 8 bits tem sua escala dividida em 28 = 256 partes Assim caso um conversor tenha uma escala de 10V (ou

2 1

partes. Assim, caso um conversor tenha uma escala de 10V (ou seja, funda de escala 10V), a menor tensão que ele consegue ler é 10V/256partes ≅ 0,04 V ≅ 40 mV. Com 12 bits a menor tensão q e ele conseg e ler é 10V/212Com 12 bits, a menor tensão que ele consegue ler é 10V/212 ≅10V/4096 ≅ 0,0025V ≅ 2,5 mV

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O tempo de conversão é utilizado para especificar oO te po de co e são é ut ado pa a espec ca otempo que tarda o conversor em gerar uma palavradigital, quando é jogado um sinal analógico naentrada.Caso forem utilizados conversores AD comf üê i d t i b ifreqüências de amostragens mais baixas que afreqüência das componentes do sinal, ocorrerá oproblema de aliasingproblema de aliasing.

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Características de conversores ADA faixa de entrada e o número de bits do conversor AD, podem determinar a necessidade da construção de um condicionador de sinais. çVocê tem um equipamento que tem uma saída de 0 a 200 mV que indica força de -500 a 500 Kgf (compressão e tração). Calcule a resolução desta medida (em Kgf) se a mesma for ligada a uma placa AD de 8 bits com uma escala de:escala de:

–500 mV a + 500 mV:Você tem um equipamento que tem uma saída de 0 a 100 mV que indica pressão de 0 a 100 mm Hg (tor). Calcule a resolução desta medida (em p g ( ) ç (mm Hg ou Tor) se a mesma for ligada a uma placa AD de 8 bits com uma escala de:

–1 V a + 1 V:–5 a 5 V:–5 a 5 V:

Repita o problema anterior para um conversor de 10 e 12 bits respectivamente.Como foi falado anteriormente, esta aula não visa estudar os detalhes dos ,tipos de conversores AD, bem como os detalhes de suas características. Haverá uma disciplina no curso com esse objetivo. No entanto, reforço o que foi dito, encorajando-o a ler os capítulos 3 e 4 do vol. 1 do livro texto.

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Incerteza nos instrumentos digitais

Um indicador digital proporciona uma leitura numérica que elimina d d d i l ã lo erro do operador em termos de interpolação e paralaxe;

Os valores lidos normalmente são expressos geralmente entre 3 ½ e 8 ½ dígitos;g ;A resolução desses instrumentos é correspondente à mudança de tensão que faz variar o bit menos significativo no display do medidor;medidor;A incerteza é uma combinação de fatores dado em uma percentagem e um número de bits, o qual indica quantas casas de incerteza podem “flutuar” o dígito menos significativo (LSB).

Incerteza=(%leitura)+(dígitos)Incerteza=(%leitura)+(dígitos) Para faixa de 20 V:

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Incerteza DMM

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Incerteza DMMce te aBaseline uncertainty Como já observado anteriormente usualmente dada como ± (percent da leitura + númerode dígitos) ou ± (percent da leitura + número de contagens)de dígitos) ou ± (percent da leitura + número de contagens).“Digits” ou “counts” são usados como sinônimos e indicam o valor dos dígitos menossignificativos para uma faixa em particular.Eles representam a resolução do DMM para essa faixaEles representam a resolução do DMM para essa faixa.Se a faixa é 40,0000 então um dígito, uma contagem, é 0,0001.Exemplo: queremos medir 10 V na escala de 20 V, na qual o dígito menos significativorepresenta 0.0001 V.representa 0.0001 V. Se a incerteza para a faixa de 20 V é dada como ± (0.003 % + 2 counts), então a incerteza da medida será ± ((0.003 % x 10 V + 2 x 0.0001V) = ± (0.0003 V + 0.0002 V) =±(0.0005 V) ou ± 0.5 mVAlguns fabricantes usam a forma: ± (percent of reading + percent of range)Nesse caso basta multiplicar a leitura (máxima) pela faixa e pela percentagem para obtero segundo termo.Em ambos os caso o segundo termo é denominado de “the floor”.Esse termo considera os efeitos de offsets e ruído associados com uma faixa , assimcomo aqueles comuns a todas as faixas.Ignorar esse termo pode ter consequências significantes, especialmente para medidaspróximas do início da faixa.

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Incerteza DMMce te aUncertainty modifiersModificadores podem ser aplicados a procedimentos para cálculo da incerteza paracontabilizar fatores ambientais ou temporaiscontabilizar fatores ambientais ou temporais.Algumas especificações podem conter recomendações para um período de tempo, digamos 90 dias, ou um ano depois da calibração.Isso determina que o DMM seja calibrado com mais frequência para certas aplicaçõesIsso determina que o DMM seja calibrado com mais frequência para certas aplicações.A incerteza também pode ser especificada para uma faixa de temperatura.Usualmente a “temperatura ambiente”, é considerada de 18 °C a 28 °C (64.4 °F a 82.4 °F) quando calibrado a 23 °C.quando calibrado a 23 C. A incerteza pode ser modificada pela temperaturaDigamos que queremos a mesma medida de 10 V anterior na mesma faixa, em campo, onde a temperatura é 41 °C (106 °F).p ( )O coeficiente de temperatura do DMM é dado por: ± (0.001 % da leitura) por °C de 0 °C a 18 °C e 28 °C a 50 °C.A temperatura está a 13 °C acima dos 28 °C. Para cada grau acima do limite , temos queadicionar 0.001 % x 10 V = 0.1 mV/°C a incerteza base.A incerteza adicionada a 41 °C é 13 °C x 0.1 mV/°C = 1.3 mV. Assim, a incerteza total combinando a incerteza base e a temperatura modificante será de ± (0.5 mV + 1.3 mV) = ± 1 8 V± 1.8 mV. Note que a incerteza modificada é mais que três vezes a incerteza base!

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Incerteza DMMQualifier specificationsA incertezas do DMM dependem de outras condições além do tempo e da incerteza. Fatores ambientais como temperatura de armazenamento, umidade, densidade do ar, radiação eletromagnética podem afetar a incerteza.O DMM deve receber enegia “limpa” para que seus circuitos e fontes internas funcionemapropriadamente.Al lifi d d ifi d l é i l àAlguns qualificadores podem ser especificados por valores numéricos como regulaçàodas linhas de energia, altitude e umidade relativa.DMMs não são fechados hermeticamente e assim, o ar torna-se um componente quepode influenciar nos resultadospode influenciar nos resultados.As caracterísiticas do ar são afetadas pela densidade (altitude) e umidade e em algunscasos são dadas limitações baseadas nesses parâmetros.Temperaturas excessivas de armazenamento podem alterar as características deTemperaturas excessivas de armazenamento podem alterar as características de operação dos componentes eletrônicos.Qualificadores mais complexos como proteção de sobretensão, choques mecânicos, vibração ou compatibilidade eletromagnética são dados baseados em calibração e limites.Padrões Internacionais para essas características tipicamente requerem uma série de procedimentos de teste ao longo de limites aplicáveis. Adicionando todos os limites renderiam ao DMM especificações muito complicadas, assim os projetistats de DMM apenas listam os padrões com os quais o DMM deve ser comparado.

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Considere o instr mento Tektroni TEKDMM 155 c jas especificações estão naConsidere o instrumento Tektronix TEKDMM 155, cujas especificações estão na tabela abaixo.

Escala de resistência 200Ω Escala de tensão DC 20V Escala de corrente DC 200mAEscala de resistência - 200Ω Escala de tensão DC 20V Escala de corrente DC 200mA

±1.2% da leitura + 2 dígitos ±0.7% da leitura + 2 dígitos ±1.2% da leitura + 2 dígitos

Considere a escala de resistência - 200Ω, Escala de tensão DC 20V e Escala de corrente DC Para efetuar o cálculo da incerteza relativa ao instrumento e a suaescala proceda calculando o erro quadrático dos parâmetros fornecidos:onde n dígitos significam a variação de n unidades no dígito menos significativoonde n dígitos significam a variação de n unidades no dígito menos significativo(mais a direita).exemplo: escala de 200Ω com o ohmímetro medindo 100Ω, o visor do instrumentomostra 100,0Ω (pois este é um instrumento 3 e ½ dígitos). Neste caso:

Exemplo: o multímetro Metex M4600(B). Esse instrumento, na escala de 20VDC p ( )tem a incerteza = 0,05% da leitura + 3 dígitos. Calcule a incerteza de uma leitura de 100,00 mV

Sempre é importante consultar o manual do fabricante, porque o erro combinado p p , p qpode mudar em função da escala ou do tipo de variável a ser medida.

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Osciloscópio analógicop gOs osciloscópios analógicos funcionam a partir de um TRC;. O canhão de elétrons (raios catódicos), que emite elétrons na forma de um feixe, consiste de um aquecedor (filamento aquecido) um cátodo uma grade de controle um ânodo de foco e um ânodo para acelerar os elétrons O conjuntocátodo, uma grade de controle, um ânodo de foco e um ânodo para acelerar os elétrons. O conjunto do TRC é também conhecido com válvula elétrica.O filamento é uma resistência elétrica, geralmente alimentada com uma tensão AC baixa, responsável pelo aquecimento do catodo que o encobre. O cátodo é responsável pela emissão de elétrons. Consiste num cilindro metálico recoberto com p póxidos que quando aquecido pelo filamento e excitado por uma diferença de potencial (negativo) torna-se a fonte de elétrons que formarão o feixe.A grade de controle tem por função regular a passagem de elétrons do cátodo para o anodo. Consiste de um cilindro circular com um orifício circular. Possui o mesmo potencial que o anodo e quando é controlado ocorre uma variação no brilho do feixe visto na telaquando é controlado, ocorre uma variação no brilho do feixe visto na tela.O anodo de foco e o anodo de aceleração são elementos em forma cilíndrica com pequenos orifícios que possuem alto potencial positivo em relação ao cátodo. Desta forma o feixe de elétrons é acelerado e mantido coeso. Esta etapa também é conhecida como lente eletrônica por aplicar ao feixe de elétrons um processamento semelhante ao fenômeno que ocorre em uma lente óptica.A l d d fl ã h i t l ti l ã di iti á i l i t ãAs placas de deflexão horizontal e vertical são os dispositivos responsáveis pela movimentação do feixe de elétrons. Estas placas tornam possível a excursão de um (ou mais – dependendo do tipo de osciloscópio) sinal por qualquer ponto da tela.

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Osciloscópio analógicop gAs placas de deflexão do feixe são responsáveis pelos deslocamentos do mesmo em x e y da tela.yA tela fosforescente é o dispositivo onde o feixe choca-se e tem como resultado a liberação de energia em forma de luz.O controle da base tempo consiste num circuito capaz de executar a excursão do feixe de elétros da borda esquerda da tela até a borda direita emexcursão do feixe de elétros da borda esquerda da tela até a borda direita em um tempo precisamente constante. Isto permite que o usuário meça qualquer qualquer parâmetro dependente do tempo. Para facilitar esta medida, a tela está subdividida em n divisões (geralmente 8) de modo que o controle da b d t it á i lh b d t d dbase de tempo permite ao usuário escolher uma base de tempo adequada. O controle de amplitude do osciloscópio é formado por um circuito eletrônico que tem a função de adequar as intensidades dos sinais de entrada.

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Osciloscópio analógicop gO controle da base tempop

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Osciloscópio Digitalp gOs osciloscópios digitais têm seus princípios de funcionamento bastante diferentes do analógico uma vez

i i ã t d d i id i tque os sinais são amostrados e adquiridos por um sistema de aquisição de dados que trabalha em altas velocidades. Os mesmos podem utilizar ou não o TRC: se utilizarem o TRC, as principais diferenças ficam por conta do poder de

t d d d ibilid d d t t tarmazenamento de dados e possibilidade de tratamento dos mesmos. As funções oferecidas por osciloscópios digitais dependem do modelo e do fabricante. Entre algumas destas funções pode-se citar:Visualização continua de sinais de baixa freqüênciaVisualização continua de sinais de baixa freqüênciaPossibilidade de congelamento de telasPossibilidade de programação de modo de disparo de telas (trigger)Programação do modo de visualização de parâmetros (VRMS, VMÉDIA, Freqüência, Tempo,etc)Auto-ajuste de canaisPossibilidade de ligar o instrumento em rede (GPIB)g ( )Dispositivos de interface como discos flexíveisRecursos para medição precisa nas ordenadas e nas abcissas – como barras móveis que permitem o posicionamento exato do inicio e fim de trecho de pos c o a e o e a o do c o e de ec o deinteresse do sinal.ZoomOutros

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OsciloscópiospPonteiras

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Tarefa – extra aulaExistem muitos outros instrumentos para medição de grandezas elétricas que não serão abordados em aula Faça uma pesquisa sobreelétricas que não serão abordados em aula. Faça uma pesquisa sobre os seguintes instrumentos:

Medidor de capacitânciaMedidor de indutânciaMedidor de indutânciaMedidor de resistências muito baixas (impossível de medir com o multímetro)Medidor de resistências elevadas (megômetro)Medidor de resistências elevadas (megômetro)Medidores de energia elétricaMedidores de potência (ativa e reativa)Pontes resistivasPontes resistivas

Faça um estudo sobre o princípio de funcionamento e procure circuitos de implementações dos instrumentos:

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Bibli fiBibliografia

HOLMAN J. P. Experimental Methods for Engineers,.McGraw-Hill, IncDOEBELIN, O. Measurement Systems, , y ,McGraw-Hill, 1990.BALBINOT A BRUSAMARELLO V JBALBINOT A., BRUSAMARELLO V. J., Instrumentação e Fundamentos de Medidas V 1 e V2 2006 e 20071 e V2 , 2006 e 2007.