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Uma grandeza, no caso física, é uma
propriedade de um corpo, ou particularidade de
um fenômeno, susceptível de ser medida, isto é, à
qual pode se atribuir um valor numérico.
Baseado nisso, existem também as grandezas
elétricas, tais como tensão, corrente ou resistência,
além de muitas outras.
As grandezas elétricas geralmente são medidas
pelos chamados instrumentos eletrônicos, os quais
também podem funcionar para a medição ou
verificação de outros fenômenos. Ex: verificação de
tensão ou verificação de objetos nas proximidades
do aparelho.
ANALÓGICAS
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Análise contínua.
Baixa precisão.
Leitura via ponteiros.
Equipamentos mais
baratos.
Maior facilidade na
percepção de alteração
dos valores.
DIGITAIS
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Análise discreta.
Alta precisão.
Leitura via displays.
Equipamentos mais
caros.
Não indicado para
medições de baixo valor
numérico. Erro digital.
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Os
equipamentos
eletrônicos
são
os
responsáveis pela medição de muitas grandezas
elétricas.
Em geral, são instrumentos simples de ser
fabricados; entretanto, dependendo de sua
aplicação,
podem
tornar-se
extremamente
complexos.
São constituídos por componentes eletrônicos,
tais como indutores, capacitores, resistores,
circuitos integrados, amplificadores operacionais
ou transistores. Podem possuir também blocos já
agregados e de operação específica.
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O voltímetro é um aparelho cuja finalidade é
a medição de tensão elétrica. É dotado de duas
pontas de prova de acesso ao exterior, através das
quais se pode medir a tensão aos terminais de uma
fonte de tensão constante, entre dois quaisquer
pontos de um circuito elétrico, ou ente um ponto e
uma referência.
Ele pode ser usado para medições de
pequeno valor, tais como de uma pilha(1,5V) ou
bateria de um carro(12V) até tensões mais
elevadas, como a presente nas tomadas
residenciais.
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Os voltímetros atualmente encontram-se
muitas vezes integrados aos populares
multímetros, os quais além da medição de
tensão, são responsáveis também pela medição
de corrente, além de outros parâmetros.
Para baixos valores de tensão, como já
comentado anteriormente, prefere-se o uso de
voltímetros analógicos, já que as ponteiras,
magnéticas, são mais sensíveis a pequenas
alterações de voltagem.
Os
voltímetros
inicialmente
eram
analógicos; entretanto, as tecnologias se
aperfeiçoaram e optou-se pela inclusão dos
voltímetros digitais.
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A ligação de um voltímetro ao circuito é
de tipo paralelo. O mesmo é dizer que durante
a medição o instrumento constitui um caminho
paralelo ao elemento ou circuito a diagnosticar.
No entanto, um voltímetro ideal procede à
medição da tensão sem absorver qualquer
corrente elétrica (apresenta, por isso, uma
resistência elétrica de entrada infinita),
característica que garante a não interferência do
aparelho no funcionamento do circuito.
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Nesse projeto, o objetivo é a construção de
um voltímetro simples, baseado em estilo
barra-grafo e de montagem muito simples.
O instrumento eletrônico será montado em
placa de circuito impressa e apresentado à
turma, para explicação paralela à teoria de
funcionamento do mesmo.
Será analisado também um modelo mais
complexo de voltímetro, baseado numa
pequena diferença: o uso de displays de 7
segmentos para evidenciar o valor de tensão.
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Uma vez concluído, o projeto, adaptado
para medições de pequeno valor, poderá ser
usado para o teste de pilhas e pequenas
baterias.
Importante salientar que, alterando-se
pequena parte da configuração esquemática do
circuito, pode-se realizar a medição de valores
mais altos de tensão, como os da bateria de um
carro.
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1. INTRODUÇÃO
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1.1. LM3914
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1.1.1. FUNÇÕES DOS PINOS
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2. DIAGRAMA ESQUEMÁTICO
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3. TEORIA DE FUNCIONAMENTO
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4. MONTAGEM
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5. ADAPTAÇÕES
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O hotcheck é um voltímetro de escala ajustável.
Além de ler tensões normalmente, permite ao
usuário a seleção das escalas de tensão
visualizáveis.

Visualização
grafo(conjunto
dos
de
valores:
10
Display
LED’s).
barra-
Modos
operação: modo único ou modo contínuo.
de

O dispositivo hotcheck geralmente funciona sob uma carga
de 300mA, a qual é acionada pela chave de entrada do
dispositivo.

Correntes de circulação:

- No modo único, apenas um LED acende por vez, sendo
este modo mais usado quando se deseja minimizar o efeito
da corrente no conjunto.

- Quando o modo barra-grafo é acionado para mostrar a
tensão da carga, os 100mA usados para acendimento dos 10
LED’s são adicionados aos 300mA da carga, aumentando a
corrente para 400mA.

O hotcheck é baseado no circuito integrado
LM3914, que será comentado adiante.

Apesar da idéia de medição não ser nova, o
que
distingue
compatibilidade
esse
e
dispositivo
seu
é
a
sua
funcionamento
transistor-carga, que leva a uma fácil e rápida
comparação dos valores de tensão.

O LM3914 é um circuito integrado monolítico que
toma o nível de tensão presente em sua entrada e
controla 10 LED’s, provendo uma escala linear de 10
pontos.

Dispõe de um pino para troca do modo de
funcionamento, permitindo escolher se a representação
da tensão será em barra de luz ou ponto.

A corrente que circula pelos LED’s é regulada e
programável, de modo que não há necessidade de
resistores para cada um deles.
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

A entrada está protegida contra sobre-tensões.
O integrado contém sua própria referência de
tensão e um divisor de tensão de 10 etapas,
cujas saídas são as encarregadas de manejar os
LED’s.
O CI dispõe de 18 pinos, 9 dispostos de cada
lado, os quais serão estudados a seguir.

Pinos2 e 3: Dois pinos para alimentação do CI,
conectados ao terra e ao Vcc respectivamente;

Pino1: Controla o primeiro LED da escala;

Pinos18-10: Led’s 2 ao 10;

Pino9:
Encarregado de selecionar o modo de
funcionamento do chip. Se conectado ao terra,
funciona em modo ponto; caso ligado a tensão +V,
funciona em modo barra.

Pino7: A corrente que passa por esse pino é
que determina o brilho dos LED’s.

Pino8:
Encarregado da seleção da escala de
visualização.

Pinos 4 e 6: Extremos do divisor de tensão;

Pino5: Entrada da tensão a ser medida;

Os diodos D11 e D12 são usados para proteção contra
polarização reversa. Em modo normal, apenas causam
queda de 0,7V na tensão do circuito.

Botão SW1 é usado para fechar o circuito. Chave
projetada para corrente pequena(<<300mA): Transistor
NPN para amplificação da corrente através da chave e
de R1, drenada pelo resistor R2~10 ohm.
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potência sobre R2 =dissipação forte de calor = nome do
circuito
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Resistores R3 e R4 formam um divisor de
tensão que “fatiam” a tensão de entrada a ser
medida no pino5.
Resistores R6, R7 e R8 também funcionam
como divisores de tensão e são os responsáveis
pelos intervalos(escalas) de visualização das
voltagens. Considerando para uma escala fixa:
Vh=tensão máxima visualizável
Vl=tensão mínima visualizável
DV=Vh-Vl
Logo, temos:
R6 = 600 x DV
R7 = R6 x 2,5/DV – 1
R8 = (Vh-3,2)/(DV/R6 + 0,0002)
(Seletores das escalas de visualização)
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Uso de decodificadores BCD – Trabalho com
displays de 7 segmentos;
Uso de Amplificadores Operacionais como
forma de escalonamento dos valores de tensão
medidos;
Substituição do bloco regulador LM3914 por
sub-blocos eletrônicos de mesma finalidade.
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O voltímetro é um aparelho cuja finalidade é a
medição de tensão elétrica. É dotado de duas
pontas de prova de acesso ao exterior, através das
quais se pode medir a tensão aos terminais de uma
fonte de tensão constante, entre dois quaisquer
pontos de um circuito elétrico, ou entre um ponto e
uma referência.
Ele pode ser usado para medições de pequeno
valor, tais como de uma pilha(1,5V) ou bateria de
um carro(12V) até tensões mais elevadas, como a
presente nas tomadas residenciais.
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Para o voltímetro estilo Hotcheck foi adotada uma
faixa de trabalho pequena, de 4,7V a 5,2V,
convencional para aplicativos de medição em
pacotes de pilhas.
O dispositivo barra-grafo foi construído através de
10 LED’s de alto brilho, em três tonalidades
diferentes de cor.
A construção foi realizada em placa de circuito
impresso, como será mostrado posteriormente.
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Como a escala adotada é de 4,7V a 5,2V, isso
corresponde a uma variação de 500mV medidos.
Logo, como são 10 LED’s, cada LED é responsável
por um nível de sensibilidade de 500mV/10 =
50mV. De tal forma, pode-se considerar este
dispositivo como de alta precisão para essa
aplicação.
A escala, entretanto, pode ser variada
simplesmente realizando-se uma substituição de
resistências no circuito.
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Resistores R6, R7 e R8 funcionam como divisores
de tensão e são os responsáveis pelos
intervalos(escalas) de visualização das voltagens.
Vh=tensão máxima visualizável
Vl=tensão mínima visualizável
DV=Vh-Vl
R6 = 600 x DV
R7 = R6 x 2,5/DV – 1
R8 = (Vh-3,2)/(DV/R6 + 0,0002)
(Seletores das escalas de visualização)
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Inicialmente, dimensionamos empiricamente o
tamanho da placa a ser utilizada. Como o aparelho
é portátil, a mesma deve ser o mais pequena
possível.
O próximo passo é a perfuração da placa para a
conexão dos componentes. Neste quesito é muito
importante evitar a “altura” dos elementos
eletrônicos, tanto como fator estético quanto de
segurança.
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A montagem do circuito deve começar pelos
elementos mais “passivos”, isto é, os
componentes
não
constituídos
de
semicondutores. O motivo é que os
semicondutores (integrados e transistores) são
mais sensíveis ao calor; portanto, é bom montálos por último.
Deve-se prestar atenção também à polaridade
de todos os componentes polarizados.
Perfuração da placa
Encaixe dos
componentes
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Finalmente, a etapa de soldagem. Deve-se evitar a
manutenção do ferro de solda sobre um mesmo
componente por mais de 3 segundos. Há
componente realmente de grande sensibilidade, os
quais podem queimar com grande facilidade.
Realizada a solda, confere-se os pontos de
soldagem a fim de que não haja “pontes de curto”
(quando a solda de um elemento entra em contato
com a de outro componente, conectando eles entre
si erroneamente.
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Concluídas todas as etapas anteriores, em fim
está construído e pronto para funcionamento o
voltímetro hotcheck. As fotos abaixo ilustram o
aparato: