segunda-feira, julho 16, 2007

Galvanômetro - Alguém ainda sabe utilizá-lo?

Hoje em dia o mudo está cada vez mais digital. Quase todo mundo quer fazer medidas e ver os resultados em equipamentos digitais.

Eu, que brinco com a eletrônica há muitos anos (na verdade, desde agosto de 1983), gosto de usar instrumentos analógicos. E um dos mais úteis e versáteis dispositivos é o galvanômetro.

O galvanômetro é um dispositivo que transforma a corrente que circula em sua bobina em um movimento angular da agulha.

Este movimento angular é proporcional a corrente, ou seja, o galvanômetro é um dispositivo linear. Se dobrarmos a quantidade de corrente que circula por sua bobina, o deslocamento angular dobrará.

Além da intensidade da corrente, a sua polaridade também influi no movimento da agulha do galvanômetro. Daí, concluímos que ele é um dispositivo polarizado, ou seja, devemos tomar o cuidado de não fazer circular por sua bobina uma corrente de polaridade invertida, sob o risco de danificarmos o seu mecanismo.

Para que possamos traduzir o deslocamento angular em unidades de corrente, devemos prover uma escala graduada, conforme mostrado na figura 1.

Figura 1 - Exemplo de escala

Para podermos utilizar o galvanômetro, precisamos conhecer seus três parâmetros: alcance, resistência interna e sensibilidade.

O que são estes parâmetros? - Explico.
  • Alcance - é a corrente máxima que pode circular pela bobina. Nesta situação, o ponteiro do galvanômetro terá a deflexão máxima.

  • Resistência Interna - é a resistência da bobina do galvanômetro. O seu valor é dado pelo comprimento e espessura do material que compõe a bobina e pelo material de que é feita, de acordo com a equação 1 abaixo.
    Equação 1 - Fórmula para o cálculo da resistência de um condutor
    onde
    1. R é resistência da bobina.
    2. r é o coeficiente de resistividade. Cada material tem o seu.
    3. l é o comprimeto do condutor da bobina.
    4. S é a área do condutor da bobina.

  • Sensibilidade - É obtida calculando-se o inverso do alcance e sua unidade de medida é o ohms/volt. Assim, quanto maior o alcance, menor a sensibilidade do galvanômetro e vice-versa. A sensibilidade nos indica a faixa de corrente que pode ser detectada pelo dispositivo, ou seja, quanto mais sensível for o galvanômetro, mais fracas são as correntes que ele consegue medir.

    Por exemplo, um galvanômetro com sensibilidade de 100uA pode medir correntes muito mais fracas do que um com sensibilidade de 1mA.
E para que servem estas informações? Elas são necessárias para utilizarmos o galvanômetro, de modo a não danificá-lo e para obtermos resultados precisos nas medições.

Vou mostrar em outros posts como utilizar o galvanômetro como amperímetro, ohmímetro e voltímetro (aliás, o único medidor que existe é o de corrente, os outros são obtidos graças a adaptações da Lei de Ohm).

Ok. Vamos supor que você tenha um galvanômetro e queira utilizá-lo, mas não saiba quais são seus parâmetros. O que podemos fazer?

Podemos determiná-los experimentalmente.

- Como?

Primeiro determinaremos a resistência interna do galvanômetro. Monte o circuito mostrado na figura 2.

Nota: nos esquemas deste post estou utilizando o símbolo de fonte de corrente para representar o galvanômetro. Isto está errado. Uma coisa não tem nada a ver com a outra. Estou fazendo isso porque não tinha em mãos um símbolo para representar o galvanômetro.

O potenciômetro de 1M ohm deve estar, inicialmente, ajustado para a sua resistência máxima. Do contrário, queimaremos o galvanômetro!
Figura 2 - Determinação do alcance

Gire o eixo do potenciômetro, bem devagar, até que o ponteiro do medidor atinja exatamente o ponto máximo da sua escala.

Depois que isto tiver sido feito, insira um potenciômetro de 1Kohm, conforme ilustrado na figura 2. Não mexa no ajuste do potenciômetro Rp.
Figura 3 - Resistência interna do galvanômetro

Ajuste o eixo do potenciômetro de 1Kohm (Rs) , de modo que o ponteiro do galvanômetro se posicione exatamente na metade da escala.

Quando isto acontecer, não toque mais no eixo do potenciômetro de 1Kohm. Retire-o do circuito e meça com um ohmímetro a resistência apresentada entre os pontos 1 e 2.

O valor obtido será exatamente a resistência interna do galvanômetro.

Agora, vamos obter o alcance do galvanômetro. Monte o circuito da figura 4. Note que o potenciômetro deve estar ajustado para seu valor máximo, do contrário a bobina do galvanômetro irá queimar.
Figura 4 - circuito para determinação do alcance.

Gire o eixo do potenciômetro até que o ponteiro do galvanômetro indique, exatamente, sua posição máxima.

Retire o potenciômetro do circuito sem alterar a posição do seu eixo e meça com um ohmímetro a resistência entre os terminais B e C do potenciômetro.

Vamos chamar esta resistência de Rp (resistência do potenciômetro) e Rg para a resistência interna do galvanômetro (determinada no passo anterior).

Vamos supor que rg = 300 ohms e Rp = 8700 ohms. Para efeitos de cálculo, podemos interpretar o circuito da figura 4 como sendo um resistor Rp em série com outro resistor Rg, conforme mostrado na figura 5.
Figura 5 - Circuito equivalente do potenciômetro e da resistência do galvanômetro

Sabemos que a corrente é função da tensão e da resistência total do circuito. Logo, podemos escrever a equação 2.

Equação 2

A tensão nós conhecemos (9 volts). Rp e Rg também (8700 e 300 ohms, respectivamente). Com estes valores resolvemos a equação 2 e determinamos que o alcance é I = 1mA.

Já sei que o alcance do galvanômetro é de 1mA e daí determino que a sensibilidade é de 1000 ohms/volt.

Pronto. Já temos todos os valores necessários para podermos utilizar o galvanômetro.

Aconselho a leitura destes livros, que tratam de dispositivos e circuitos eletrônicos.

22 comentários:

Alan disse...

Acredito que ate hoje o principal recurso para medir uma DDP seja o galvanometro, afinal de contas o multimetro analogico possui um galvanometro, ou estou enganado?

Abraços ai...

Marcio Andrey Oliveira disse...

Oi, Alan. Como achaste meu blog?

Estás certo que todo multímetro analógico usa um galvanômetro.

Quando pergunto se alguém ainda sabe utilizá-lo, quero dizer pegar um galvanômetro, determinar seus parâmetros (se não os tiver de antemão) e utilizá-lo no desenvolvimento de seus próprios projetos.

Obrigado pela visita.

perobamaluco disse...

Olá Marcio,

Eu achei otimo seu artigo, estou com uma duvida, Eu pretendo usar um software osciloscopio baseado em placa de som para medir alguns sinais.

estes programas usam a entrada de microfone da placa de som que geralmente suporta 1vpp.

Eu pensei em pegar um multimetro analogico e ligar a ponta de prova do microfone diretamente no lugar da bobina, (na verdade quero usar uma chave seletora para selecionar a funcao). A pergunta é, eu posso colocar um resistor no lugar da bobina e colocar as pontas do cabo de microfone em seus terminais e usar as escalas do multimetro para o pc ler as tensoes?

Nao achei na internet um esquematico de multimetro analogico para tirar a prova.

Marcio Andrey Oliveira disse...

Oi.

Desculpe-me pela demora na resposta. Tenho tendinite e às vezes eu preciso diminuir a digitação.

O galvanômetro nos fornece uma leitura indireta da tensão, que é proporcional a corrente que circula pela sua bobina.

O voltímetro baseado em galvanômetro utiliza-se deste fato (veja o artigo Projetando um voltímetro com o galvanômetro).

O que tu queres fazer é remover a bobina (ou seja, o galvanômetro) e inserir as pontas de testes no seu lugar e assim ler diretamente no PC.

O problema é que a tua placa de som é um medidor de tensão, não de corrente.

Tu podes montar um divisor de tensão e aplicar a tensão de entrada a este divisor, lendo apenas uma parcela da mesma.

Se tu ainda tiveres dúvida, eu publico um post explicando como fazer.

Anônimo disse...

Olá Márcio,

Eu encontrei este seu blog por acaso,estava procurando na internet coisas relacionadas a eletrônica,pois eu estou fazendo o curso prático em eletrônica,e no próximo ano eu pretendo fazer tecnologia em eletrônica de acionamento,então vou procurar esclarecer através do seu blog qualquer dúvida que tenha,pois estas são informações muito ricas!Aproveitando que estou aqui,vou lhe fazer uma pergunta até bem besta:A expressão "GALVANÔMETRO" tem alguma ligação com o físico italiano Luigi Galvani?

Mário
Blumenau-SC

Marcio Andrey Oliveira disse...

Mario, obrigado pela visita.

Boa sorte nos estudos sobre eletrônica. Espero poder ajudar, quando dúvidas surgirem.

De fato, galvanômetro é uma palavra que advém do nome do físico Luigi Galvani.

De acordo com a Wikipedia, "A partir de estudos, realizados em coxas de rã (Galvani) descobriu que músculos e células nervosas eram capazes de produzir eletricidade, que ficou conhecida então como a electricidade galvânica. Mais tarde, Galvani demonstrou que ela é originária de reações químicas."(http://pt.wikipedia.org/wiki/Luigi_Galvani).

Anônimo disse...

Márcio, fico muito agradecido!
Um abraço e até a próxima

Mário.

Anônimo disse...

Olá Márcio,

Sou eu novamente, tenho uma pergunta: Você saberia me dizer como utilizar corretamente uma pulseira anti-estática?

Um Abraço.

Mário

Marcio Andrey Oliveira disse...

O uso da pulseira anti-estática é simples.

1 - retire a alimentação o equipamento.

2 - Coloque-a no teu pulso.

3 - Conecte a garra jacaré da pulseira a algum ponto de terra.

O ideal é que tenhas um ponto de aterramento próprio.

A maioria das instalações elétricas não possuem aterramento. Assim, deves procurar algo que tenha contato com o terra.

Por exemplo, se a tubulação de água da tua residência for metálica (inclusive os canos), podes ligar a pulseira à torneira ou aos canos.

Outra possibilidade seria nas ferragens da própria casa.

Lembre-se: NUNCA use o neutro como terra. Neutro é neutro, terra é terra.

Luciano Chaves disse...

Bom dia Marcio tudo bem?
estava olhando seu blog, e achei interessante, pois terei que montar um galvanometro "caseiro" para apresentaçao na faculdade. Gostaria de saber se voce poderia me ajudar, como poderia montar, dar umas dicas se fosse possivel.
Procurei pelo mesmo no youtube, tentei fazer algo parecido mas nao funcionou. Enrolei a bobina, fixei a agulha, liguei na bateria mas nao obtive exito hehehe.
o link do video em que estava olhando é este:
http://www.youtube.com/watch?v=6fpMBFFx4RY

Aguardo resposta se possivel.
Um abraço
Obrigago.

Marcio Andrey Oliveira disse...

Luciano, obrigado pela visita.

Eu assisti ao vídeo do qual falaste. Ele é muito bom.

Se tu tivesses seguido cada passo, conforme mostrado, não haveria motivo para não funcionar.

Tenho certeza que deves ter cometido algum pequeno erro na montagem.

É difícil te ajudar em uma montagem estando remoto. O que posso te dizer é:

1 - Desmonte tudo. Vamos começar do zero, porque não sabemos onde está o problema.

2 - Experimente montar a bobina com mais voltas. Quanto mais voltas ela tiver, mais sensível será.

3 - A imantação da agulha é essencial.Tenha certeza que ela de fato está imantada. Aconselho o uso de um ímã grande (se tiveres acesso a um magnetizador de ferramentas melhor).

Boa sorte.

Anônimo disse...

Boa noite Márcio,

Tudo bem? eu quero lhe perguntar uma coisa que estou tendo um pouco de dificuldade para entender, e como lhe falei,vou buscar esclarecer aqui qualquer dúvida.

Estou apanhando um pouco para compreender o que é e como calcular a tensão de ripple.

Já deixo no ar a minha ignorância sobre o assunto!

Um abraço!

Mário.

Marcio Andrey Oliveira disse...

Mário, desculpe a demora na resposta.

O sinal da rede elétrico, como sabes, é uma corrente alternada senoidal e não é adequada para a grande maioria dos circuitos.

Assim, esta tensão é retificada e filtrada com o intuito de conseguirmos uma tensão contínua, similar a oferecida por uma pilha, por exemplo.

Esta conversão não é perfeita. Vai haver uma "ondulação" na tensão de saída, que é o ripple.

Aconselho a leitura do livro Teoria e Desenvolvimento de Projetos de Circuitos Eletrônicos para entenderes como realizar o cálculo.

este livro é uma excelente fonte de conhecimento. Vai te ensinar a projetar vários tipos de circuitos eletrônicos.

Anônimo disse...

Márcio

Muito obrigado por todas as informações e esclarecimentos,Feliz Natal e um excelente ano novo.

Mário

Anônimo disse...

Márcio,

Muito obrigado pela recomendação!Eu comprei aquele livro pelas quais você me indicou,e estou conseguindo aprender muito com ele,e vou conseguir resolver muitas questões na faculdade!Foi excelente ter encontrado o seu blog,pois você já me esclareceu algumas dúvidas além de me fazer uma excelente recomendação (o livro),mas mesmo assim quando mais dúvidas surgirem você também será consultado!

Muito obrigado!

Mário

Luiz Gustavo disse...

oie marcio td bem...estou fazendu mecatronica e andei pesquisandu acabei encontrandu o teu blog. Me desculpe mais gostaria que me ajudasse porque nao sei por onde começar.
precizo desenvolver um multimetro usando o galvanometroE esse é meu primeiro projeto vc pode me ajudar?
por favor serei muito grato
meu msn e meu mail: perfectboy_gustavo@hotmail.com

Marcio Andrey Oliveira disse...

Gustavo, obrigado pela visita.

Um multímetro é apenas a junção de vários equipamentos de teste individuais.

Para medires tensão e corrente, por exemplo, basta ligares, por meio de chaves, os circuitos para medir tensão e correntes apresentados aqui.

E para cada circuito, apenas tens que calcular os valores dos componentes para as diversas escalas.

Faça primeiro um amperímetro. Acrescente uma ou duas escalas de corrente.

Depois, faça um voltímetro. Acrescente em seguida uma ou duas escalas de tensão.

Projete e monte um ohmímetro. Daí é só conectar esses circuitos por meio de chaves.

Jesiel disse...

Muito interessante o post. Me ajudou bastante, obrigado.

Marcio Andrey Oliveira disse...

Jesiel, obrigado pela visita.

Fico feliz em saber que pude ajudar de alguma forma.

Mister disse...

Olá Sr. Marcio !.
Excelente post sobre galvanômetros !
O Sr. conhece um meio fácil, pelo PC e impressora a jato de tinta (HP D1560) de fazer escalas de galvanômetros e painéis de instrumentos em papel sufite A4 ?
Existem um programa que faz isso mas é pago o Meter Tonnesoftware.
Obrigado pela atenção.

Mister disse...

O Sr. poderá, por favor me avisar,por email, sobre como fazer escalas analógicas (galvanômetro) e painéis de instrumentos no PC com impressora a jato de tinta (HP D1560) com sulfite
A4. Meu email é eletronicamistermp@gmail.com
Obrigado pela atenção.

Marcio Andrey Oliveira disse...

Mister, obrigado pela visita.

Infelizmente eu não conheço nenhum programa que faça isso. Quando eu precisava fazer escalas, elas eram feitas na unha, ou seja, na mão mesmo.

Se eu ficar sabendo de algum programa free eu te aviso.