Voltímetros e amperímetros digitais DC de painel: – aprenda a usá-los
Eu já escrevi cinco artigos sobre voltímetros e amperímetros digitais DC de painel que vieram para facilitar a vida dos Técnicos, Hobistas e Inventores.
Naqueles artigos, eu tratei dos modelos PM-438 e YB-27VA, entretanto de 2015 para cá, quando comecei a estudar estes voltímetros e amperímetros digitais de painel, outros modelos surgiram no mercado e por isso, volto a falar deles neste post.
Os “manuais” que vêm com eles (quando vêm), geralmente, estão escritos originalmente em chinês ou, pior ainda, foram traduzidos pelo google translator (argh!) e aí a emenda fica pior do que o soneto.
Recentemente precisei instalar um destes voltímetros e amperímetros digitais de painel numa fonte que construí para um amigo e descobri que, de 2015 para cá, outros modelos haviam surgido no mercado e cada um com suas “peculiaridades” com relação a cor dos fios de ligação e os shunts de corrente o que me levou a uma pesquisa sobre o assunto cujas conclusões eu passarei a descrever aqui.
Alguns dos novos modelos que encontrei a venda pelo Mercado Livre, além, do YB-27VA foram os seguintes:
ZC-15400 / TC-20002 / DSN-V288 / WR-005
O PM-438 vai ficar for a desta análise porque é apenas voltímetro e usa display de cristal de liquido diferentemente dos demais que trabalham com dois displays de LEDs de sete segmentos e já falei dele em post anterior.
Como alimentar o display – o primeiro problema
Este é um tema sobre o qual vejo muita gente se enrolando e até queimando o display porque nem sempre podemos alimentá-lo utilizando a própria tensão que estamos medindo.
No caso do PM-438, por exemplo, sempre teremos que usar uma fonte independente para alimentá-lo.
E quando digo “independente” é “independente mesmo”, ou seja, os “terras” da alimentação e da tensão a ser medida não podem ser ligados juntos.
Em outras palavras, precisamos de uma fonte que forneça 9V (pode até ser uma bateria) para alimentar o display PM438 totalmente separada e isolada da fonte que vamos medir.
Entretanto, nos displays de LED, até onde eu descobri, podemos ou não, alimentá-los com a mesma fonte cuja tensão queremos medir se ela fornecer entre 4,5 e 30V.
Reparou que eu grifei “podemos ou não, alimentá-los com a mesma fonte”?
Os chips destes displays podem ser alimentados com tensão DC entre 4,5 e 30V, portanto se a fonte que queremos medir fornecer tensão dentro destes valores podemos usá-la para alimentá-lo, caso contrário teremos de usar obrigatoriamente uma fonte independente.
Mas adiante colocarei figuras ilustrativas sobre isto para os displays citados neste post.
A medição da corrente
Outra questão que confunde os usuários destes displays e não apenas os hobistas, mas até mesmo alguns técnicos está relacionada a medição de corrente.
A primeira coisa que você precisa saber (caso não saiba) é que TODO “medidor” digital é um voltímetro, por construção.
Em outras palavras, a medida de corrente é feita de forma indireta pela queda de tensão produzida sobre um resistor chamado shunt de corrente.
No caso dos displays que estamos analisando a queda de tensão máxima sobre este shunt é de 1,5mV por ampère, ou seja, 75mV para 50A, por exemplo.
Fig. 2 – Display com shunt built in
Então, ao comprar o “bichinho”, é preciso estar atento ao valor máximo de corrente que você pretende medir.
Fig. 3 – Shunt para 50A
Em geral, os modelos para medir corrente até 10A já vêm com o shunt na PCI como vemos na figura 2, entretanto para 50A temos que usar o shunt por fora como aparece na figura 3.
Entendendo como funciona a medida de corrente
Fig. 1 – Display VC288 por dentro
Repare na fig.1 que temos dois displays de 7 segmentos.
Quando o painel acende, um deles indica V e outro A, dando entender que um deles mostrará a tensão sobre a carga e outro indicará a corrente consumida por esta carga como aparece no exemplo da fig. 4.
Fig. 4 – Display Voltímetro/amperímetro
Entretanto, o valor da corrente indicado é um fake, para usar uma palavra da moda, ou melhor, é quase um fake e já explicarei porquê.
Como eu disse lá atrás, TODO digital é um voltímetro por construção e é aqui que entra o fake.
Na fig. 5 temos o diagrama em blocos de um chip usado num destes displays e que já analisei no post Voltímetro e amperímetro YB27-VA, revelando o segredo
Para relembrar o que já expliquei naquele post, repare o RX indicado no diagrama. É ele que faz o papel do shunt de corrente sobre o qual mediremos a queda de tensão de até 75mV e que será representada no painel como ampère, pois graças à boa e velha Lei de OHM (que ainda não foi parar no STF) existe uma relação entre resistência, tensão e corrente e assim, como se dizia antigamente “engana-se o bobo na casca do ovo” (modernamente é fake news).
Fig. 5 – Diagrama em blocos de um display voltímetro/amperímetro
Ligando os displays no circuito
Como eu disse anteriormente a confusão começa porque cada fabricante identifica os fios dos conectores com cores diferentes e que, às vezes, não estão bem explicadas no “manual chino-google-inglês”.
A partir de agora apresentarei algumas figuras para ilustrar como se liga cada um deste displays.
Modelo DSN-VC288
Fig. 6 – Display DSN-VC288
A seguir teremos dois diagramas de ligação para o DSN-VC288.
O da fig. 7 deve ser usado quando a tensão da fonte a ser medida estiver entre 4,5 e 30V e podemos usá-la também para alimentar o próprio display. Neste caso, o fio preto do conector de três fios fica sem ligação como vemos na fig.8.
Fig. 7 -Ligação do DSN-VC288
Se a fonte a ser medida apresentar tensão maior que 30 e até 100V devemos usar uma fonte separada e com terra independente com tensão entre 4,5 e 30V para alimentar o display como mostra a figura 8. Neste caso a tensão que está sendo medida pode ser variável entre 0 e 100V.
Fig.8 – Ligação do DSN-VC288
Modelo ZC15400
Fig.9 – Cores dos fios do C15400
Se a fonte a ser medida tiver tensão maior que 30V e até 100V teremos que usar o esquema de ligação da fig.10 com uma fonte isolada para alimentar o display.
Fig.10 – Ligação do ZC15400
Entretanto, se a tensão a ser medida for entre 4,5 e 30V podemos dispensar a fonte isolada e ligar os fios preto e vermelho do conector de dois terminais da forma mostrada na fig. 11.
Fig. 11 – Ligação do ZC15400
Não custa lembrar que as cores dos fios e as ligações do conector de três terminais do ZC15400 são diferentes do DSN-VC288.
Modelos WR-005 e TC0002
Estes dois modelos são vendidos para correntes de 50A e portanto, devem utilizar shunt de corrente externo como mostrado na fig. 3.
Na fig. 12 nós vemos as ligações para o WR-005 e TC002. Observe no destaque a diferença de cor de dois fios do conector de três terminais entre um modelo e o outro.
Fig. 12 Ligação do WR005 e TC0002
Em princípio, parece que podemos adotar o mesmo esquema de ligação sugerido na fig.11 para ligação dos fios preto e vermelho do conector de dois terminais reservado a alimentação do display destes modelos.
Entretanto, os “manuais de instrução” não são muito claros e até onde consegui apurar parece que o fio preto do conector de dois terminais deve ficar sem ligação.
Portanto, a sugestão é inicialmente deixa-lo sem ligação e ver se funciona, caso contrário ligue-o como sugerido na fig.11.
Um detalhe importante é quanto a ligação do shunt que deve ser de boa qualidade uma vez que sua resistência é extremamente baixa para poder indicar corrente de 50A e, portanto uma ligação ruim afetará a qualidade da medida.
Modelo YB-27VA
Este modelo também é indicado para medir correntes de 50A e portanto, precisa que usar shunt externo como nos modelos anteriores, entretanto ele vem configurado para medir tensões apenas até 30V o que simplifica a ligação do conector de dois terminais responsável pela alimentação do display.
Sendo assim podemos adotar o esquema de ligação sugerido na fig.14.
Fig. 14 – Ligação do YB- 27VA
Considerações finais
Este post não abrange certamente os diversos modelos de voltímetros e amperímetros digitais DC de painel que temos no mercado, mas espero que contribua para um melhor entendimento sobre os mais utilizados que encontrei à venda.
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