Ajuda com Galvanómetro

orbys · 21 de fevereiro de 2013

Boa Tarde!

Gosto de mexer com eletrônica tenho uma boa noçãos mas saliento que tenho algumas limitações pois não sou formado nesta área, por isso muito do que faço ou necessito corro atrás e hoje preciso da ajuda dos nobres colegas, estou com um galvanómetro de um antigo multimetro conforme foto, e como montei uma fonte ajustável 0 à 20 Volts eu gostaria de colacar ele para indicar a tensão.

Já procurei aqui no forum e achei alguns tópicos mais ainda tenho dúvidas e não cheguei a nenhuma conclusão de como ligar ele, sei que tenho que acrescentar um resistor e um trimpot para limitar corrente e ajustar o fundo de escala e é justamente ai que está pegando não consegui descobrir de quanto ohms são...

Se os colegas puderem me ajudar ficarei grato, haja visto que não quero arriscar a aprender da pior maneira, ou seja queimando o referido.

Vou colocar alguns parâmetros do galvanómetro pois acredito que deva ajudar .

No aguardo.

Minha Fonte - 0 à 20 Volts

Parâmetros do Galvanómetro conforme diagrama elétrico.

40µA e resistência de 2k

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EngFrank · 21 de fevereiro de 2013

Caro Orbys,

isso se faz com uma resistência em série. Mas antes você tem que medir a resistência do galvanômetro e a corrente máxima que você pode aplicar nele. Assim, na tensão máxima, você aplica a corrente máxima, e o galvanômetro indica 100% da escala.

Dá uma espiada no texto abaixo:

http://www.cefetba.br/fisica/NFL/fge3/medeletr/galvanometer_por.html

Abraço.

Henrique

consulte sempre um engenheiro eletrônico

Jambao · 21 de fevereiro de 2013

Você não precisa fazer da pior forma possível. Você tem as características principais do galvanômetro: sua resistência interna que é igual a 2k (ou 2000 ohms) e a corrente máxima dele que é 40 uA (0,00004 A).

Nota de observação: a letra "u" em "uA" refere-se a letra grega "mi" ou "mu" ou mü (como o ü do idioma alemão) ou miu. Essa letra grega no Sistema Internacional de Unidades representa o prefixo micro que significa a milionésima parte de alguma medida. Exemplo: micrograma, micrometro, microampere, microvolt, etc

Usei a letra latina "u" no lugar da letra grega "mu" que significa micro. As duas letras ( a latina e a grega ) são parecidas. Voltando ao assunto...

Quando se diz que a corrente do galvanômetro é de 40 uA (40 microamperes) isto que dizer que uma determinada tensão aplicada irá movimentar a haste (agulha ou ponteiro) até o seu valor máximo, ou seja, a haste deslocará até a marca máxima da escala do galvanômetro. Nem mais e nem menos. Então, como se acha essa tensão máxima que corresponde ao fundo de escala e que corresponde a uma corrente de 40 uA ?

Simples. Sabe-se que o galvanômetro tem uma resistência interna(Ri) de 2000 ohms (ou 2 kohms). É só usar a relação conhecida como Lei de Ohm.

E = I x R

E = É o valor da tensão máxima que quero achar.

I = 0,00004 A (40 uA)

Ri = 2000 ohms ( 2 Kohms)

E = 0,08 volts ou seja 80 milivolts. ( E = 0,00004 x 2000 )

Ora... Agora tá fácil... Agora teremos que criar um divisor resistivo. Terá que ser usado um resistor em que nele passe a mesma corrente de 40 uA. Uma boa parte da tensão vai ficar em cima desse resistor e o que sobrar vai para o galvanômetro.

Como assim? Vejamos...

20 volts é a tensão máxima. Então, 20 - 0,08 = 19,92 volts.

O que isso quer dizer? isso quer dizer o seguinte... Quando aplicar-se 20 volts ao instrumento acrescido do resistor que ainda vamos calcular, 19,92 volts ficam em cima dele e o restante vai para o galvanômetro. E como faço isso?

Ora... Sabemos que a corrente que corresponde a máxima deflexão do galvanômetro corresponde a 40 uA (0,00004 A) e uma tensão de 80 milivolts. Essa mesma corrente também passa pelo resistor.

Aaaah... Agora tá fácil! Se eu sei que nesse resistor tem uma queda de tensão de 19,92 volts e por ele passa uma corrente de 40 uA, basta saber o valor dele agora pela mesma Lei de Ohm.

E = I x R

E = 19,92 volts

I = 0,00004 A (40 uA)

R = É o que eu quero achar

Apenas uma relação matemática...

E / I = R ==> 19,92 / 0,00004 = 498.000 ohms Ou seja um resistor de 498 kOhms

Entretanto, não existe um resistor comercial com esse valor. Então, o que se faz? Ora, é só usar um resistor com valor menor que 498 k e que seja de valor comercial e acrescentar em série um resistor variável para o ajuste(o famoso trimpot).

Agora vou deixar contigo a tarefa de escolher o melhor valor desse resistor e do trimpot. Já te passei o essencial.

O maior trabalho não está em calcular e sim ter uma fonte de tensão que se saiba de antemão que seu valor é conhecido. Podes usar tanto uma tensão de 20 volts quanto de 10 volts. Com uma tensão de 10 volts (cravado em 10 (nem mais e nem menos)), a deflexão do ponteiro irá ser no meio da escala. Com a tensão de 20 volts cravado, tem-se a escala máxima. Portanto, quando aplicar 10 volts no galvanômetro, seu ponteiro ficará no meio da escala e óbvio, nesse momento, corresponderá a uma corrente circulante de 20 uA tanto no resistor quanto no galvanômetro.

O nome desse resistor é resistor multiplicativo. Ele é formado por uma resistência de precisão de 1 % ou pode ser construído artesanalmente para se ter o valor correto ou então ser acrescido de um resistor variável (trimpot) para ajuste.

Nota - Trimpot é a junção de duas palavras: trimmer e pot. Trimmer significa ajuste e pot vem de potentiometer.

Quanto a dissipação do resistor, é coisa irrisória. Vejamos...

P = E x I

P = O que eu quero achar

E = 19,92 volts

I = 0,00004 A

P = 19,92 x 0,00004

P = 0,0007968 Watts

Ou seja, o resistor tem uma dissipação menor que 1 miliwatt. Portanto, qualquer resistor de 100 miliwatts já dá conta e muito do recado.

100 miliwatts = 0,1 watt

Agora é sua vez. Escolha o valor do melhor resistor multiplicativo a ser usado e o melhor valor do potenciômetro de ajuste.

Abração

.

Um detalhe que esqueci de mencionar. O galvanômetro do colega já está configurado pelo fabricante. O que isso quer dizer? Quero dizer o seguinte. O fabricante calculou um pequeno resistor que está internamente ligado ao galvanômetro para ter uma resistência total interna de 2 kohms. Se fosse um galvanômetro que não pertencesse a um instrumento de medida, essa resistencia de acrescimo não existiria. Aí sim, teria que medir a resistência pura do galvanômetro. No caso do galvanômetro do nosso colega que quer fazer esse voltimetro, seu galvanômetro já está batizado. Sua resistência interna é de 2 kohms.

orbys · 21 de fevereiro de 2013

Aos Colegas que responderam meu muito obrigado.

Jambão

Valeu pela longa explicação, salvei na minha máquina para servir de referência quando precisar, e gostei do desafio, de bandeja não tem graça:D

Depois de ter lido sua explicação entendi que devo procurar um resistor próximo dos 498 kΩ, mas como estarei usando também um trimpot a soma dos dois teria que dar um resultado comercial próximo dos 498KΩ correto ?

Se estiver correta minha linha de raciocinio então valores comerciais encontrados de resistores foram 300KΩ, 330KΩ, 360KΩ, 390KΩ, 430KΩ, 470KΩ.

Pensei então em usar um resistor 390KΩ + um trimpot de 100KΩ totalizando 490KΩ .

Estaria certo meu raciocinio ou estou equivocado ?

No aguardo.

Jambao · 21 de fevereiro de 2013

Aos Colegas que responderam meu muito obrigado.
Jambão

Valeu pela longa explicação, salvei na minha máquina para servir de referência quando precisar, e gostei do desafio, de bandeja não tem graça:D

Depois de ter lido sua explicação entendi que devo procurar um resistor próximo dos 498 kΩ, mas como estarei usando também um trimpot a soma dos dois teria que dar um resultado comercial próximo dos 498KΩ correto ?

Se estiver correta minha linha de raciocinio então valores comerciais encontrados de resistores foram 300KΩ, 330KΩ, 360KΩ, 390KΩ, 430KΩ, 470KΩ.

Pensei então em usar um resistor 390KΩ + um trimpot de 100KΩ totalizando 490KΩ .

Estaria certo meu raciocinio ou estou equivocado ?

No aguardo.

Sim o seu raciocinio está correto. Entendestes como se faz esse trabalho. Nada mais é que aplicar Lei de Ohm. Nada mais é que um exercício sobre divisores resitivos.

Quanto ao resistor, preferiria usar um de 430 k com o tripot de 100 k. Por que?

Com um de 390 k somado com o trimpot de 100 k têm-se 490 e não 498. Ou seja, teria que usar toda a resistência do tripot e não se alcançaria a escala plena. Mesmo usando o fator tolerância para mais, ainda assim não se alcançaria. É melhor usar um resistor de 430 K porque aí se tem somado com o trimpot; 530 K porém, veja que o trimpt a meio curso será de 50 K e somado com o resistor se tem 480. Ajustando mais um pouco o trimpot pode-se chegar aos 498 k.

Perceba que a medida que o valor do resistor aproxima-se do valor do resistor calculado, pode-se usar um trimpot menor para ter mais precisão no ajuste.

Então... É interessante você usar resistores de precisão, de 1 % ou 2 % porque aí você pode chegar o mais próximo desse valor e ter mais precisão no ajuste. E outra, resistores de precisão se tem mais facilidade no ajuste além de que podem ser usados com filme metalizado que tem uma variação menor conforme a temperatura. Quanto ao trimpot, prefira trimpot multivoltas pois esse componente é lacrado. Consequentemente, não se terá problemas de impurezas atmosféricas na superficie da trilha interna do trimpot. Trimpot tem de varios tipos. Desde aqueles que tem a superficie de carbono exposta aos lacrados. Prefira os lacrados e que geralmente são chamados de multivoltas.

Com um resistor de 470 k tanto um de 5 % como de 1 %, podem ser usados mas quanto ao trimpot, é melhor um de 50 K. Se usar um resistor de 470 k eu compraria um de precisão, ou seja, de 1 %.

É isso aí.

E não esqueça de ler sobre o assunto que o outro colega passou o link. O que tem lá é o que escrevi aqui mas com outro jeito de falar ou explicar.

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PS - E desculpe o que você chamou de longa explicação. Seria mais fácil eu informar assim: Aplique o conhecimento da Lei de Ohm sobre divisores resistivos e pronto. Mas preferi informar como se fosse uma conversa. Aliás, ensinar não é dar o peixe mas ensinar a pescar!

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Esqueci de comentar que a soma dos dois componentes resistivos não é para ficar próximo ao valor calculado. Tem que ultrapassar um pouco para se ter uma folga tanto para mais ou tanto para menos em cima do valor de 498. Senão, não se tem como ajustar.

Portanto, o valor do resistor de 390 k não é o certo. É um de 430 k para cima. Óbvio que se você colocar um resistor de 498 cravado, não vai ter como ajustar. E sempre há discrepâncias. E é em cima dessas discrepâncias que se usa o resistor ajustável(trimpot) para se chegar ao valor certo. "Tendeu" ?

orbys · 22 de fevereiro de 2013

Valeu mesmo pela explicação já está bem guardado e agradeço a você Jambao e ao colega EngFrank (link já está no favorito).

Se a moderação não trancar o tópico quando colocar em prática dou um alô a vocês.

Obrigado.

Ricardo.

orbys · 26 de fevereiro de 2013

Jambao, voltei aqui só para dizer que tudo deu certo, fiz conforme suas explicações e tudo funcionou do jeito que eu queria, agradeço a você ajuda e aos demais colegas.

Ao moderador pode trancar o tópico.