Um voltímetro mede **diferença de potencial elétrico (tensão)** entre dois pontos. Sua regra fundamental de projeto: **conectar em paralelo** com o elemento do circuito sob teste, apresentando **impedância muito alta** para evitar carregar o circuito.
Princípio de Operação
Todos os voltímetros finalmente medem uma **pequena corrente** proporcional à tensão, usando Lei de Ohm (I = V/Rmedidor). O display escala esta corrente para volts.
1. Voltímetro Analógico (Bobina Móvel / D'Arsonval)
- Mecanismo: Ímã permanente + bobina leve em rolamentos joia (ou banda tensa).
- Torque: τ = N × B × I × A. Mola fornece torque restaurador ∝ θ.
- Resistor Multiplicador Série (Rs): Estende faixa. Rs = (VFS / IFS) - Rm.
- Sensibilidade: "Ohms por Volt" (Ω/V). Ex.: 20.000 Ω/V → movimento 50 µA. Maior Ω/V = menos carregamento.
- Medição AC: Requer retificador (ponte meia onda) + R série. Menor precisão, não-RMS (calibrado para senoide).
2. Voltímetro Digital (DVM / DMM)
- Atenuador/Divisor de Entrada: Rede de resistores de precisão (10 MΩ Z entrada típico).
- Conversor Analógico-Digital (ADC): Dual-slope integrando (clássico) ou Sigma-Delta (moderno). Rejeita ruído 50/60 Hz via período de integração.
- Microcontrolador: Controla faixa, auto-zero, drive display, matemática (RMS, Min/Max, Hold).
- True RMS: Térmico ou computacional (DSP) — essencial para formas de onda não-senoidais (saída VFD, corrente SMPS).
3. Voltímetro Eletrostático (Alta Tensão / Especializado)
- Força entre placas carregadas (F ∝ V²). Mede **potencial de superfície / carga estática** sem contato (sem contato). Usado para HV DC, tambores de fotocopiadora, monitoramento de plasma.
Por Que Conexão Paralela e Alta Impedância?
Efeito Divisor de Tensão: Circuito tem resistência de fonte Rs. Medidor carrega: Vmed = Vverdadeiro × Rmed / (Rs + Rmed).
- DMM Digital: Rin = 10 MΩ → Erro < 0,1% para Rs < 10 kΩ.
- Analógico 20kΩ/V na faixa 10V: Rin = 200 kΩ → Erro 5% se Rs = 10 kΩ.
Categorias de Segurança (Ratings CAT) — Crítico
| Categoria | Aplicação | Suporta Transiente |
|---|
| CAT II | Eletrodoméstico, Portátil, Tomada | 2,5 kV (300V) |
| CAT III | Fiação Predial, Quadro Distribuição | 4 kV (300V) |
| CAT IV | Entrada Serviço, Medidor, Externo | 6 kV (300V) |
Nunca use medidor CAT II em quadro. Risco de arco explosivo.
Procedimento de Medição
- Selecione **V~ (AC)** ou **V⎓ (DC)**. Auto-range ou manual.
- Ponta preta → **COM**. Ponta vermelha → **V/Ω**.
- Ponteie **através** do componente (paralelo). Vermelho no lado "+", Preto no "-".
- Leia display. Nota: DMM média ~3 amostras/seg; pode perder transientes.
