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O que é um medidor LCR
Um medidor LCR é um instrumento de teste elétrico usado para medir indutância (L), capacitância (C) e resistência (R) de componentes e circuitos em várias frequências. Além de exibir essas características elétricas, os medidores LCR também podem exibir impedância (Z), ângulo de fase (θ), fator de dissipação (D), fator de qualidade (Q) e resistência em série equivalente (ESR). Alguns medidores LCR exibem a admitância e seus componentes, condutância e susceptância.
Benefícios de um medidor LCR
É provável que, quando você se sentir confortável ao fazer medições com um medidor LCR, encontre muitas aplicações para ele. Um medidor LCR é um complemento poderoso para um multímetro digital. A seguir estão alguns benefícios de um medidor LCR:
● Meça a impedância de um circuito e ajude a solucionar problemas ou caracterizar circuitos existentes.
● Identifique componentes não marcados e classifique-os em compartimentos com tolerâncias especificadas.
● Medidores LCR portáteis e operados por bateria são convenientes para serem levados para o campo para testes longe da bancada.
● Meça as características CA de um componente em função da frequência e amplitude para ajudá-lo a prever o comportamento CA em um circuito.
● Caracterizar motores1 através de medições de indutância e indutância em função do ângulo do rotor.
● Identifique os terminais da bobina de um relé não identificado medindo a indutância.
● Selecione componentes para filtros passivos e depois meça a impedância do filtro em diversas frequências.
● Meça os componentes no circuito. Em particular, encontre capacitores com ESR alto.
● Estime a relação de enrolamento de um transformador através de medições de indutância.
● Meça o Q das bobinas. Às vezes, um indutor com perdas é desejado e o medidor LCR pode informar se você o fez corretamente.
● Se você faz manutenção em equipamentos, meça as características dos equipamentos com o medidor LCR e anote os valores para referência futura.
Os medidores LCR estão disponíveis em vários tipos, cada um adequado para diferentes aplicações e requisitos. Os tipos mais comuns incluem:
Medidores LCR portáteis
Esses dispositivos portáteis são ideais para uso em campo e medições em trânsito. Eles geralmente têm uma faixa de frequência limitada e menor precisão em comparação aos modelos de bancada, mas oferecem conveniência de mobilidade e facilidade de uso.
Medidores LCR de bancada
São instrumentos de alta precisão projetados para ambientes de laboratório e produção. Os medidores LCR de bancada oferecem uma ampla faixa de frequência, alta precisão e recursos avançados, como programabilidade e registro de dados. No entanto, eles são mais caros e menos portáteis que os modelos portáteis.
Medidores LCR baseados em PC
Esses medidores LCR se conectam a um computador via USB ou outras interfaces e usam software para controlar as medições e exibir os resultados. Os medidores LCR baseados em PC oferecem flexibilidade de personalização, processamento de dados e recursos de armazenamento, tornando-os adequados para aplicações de pesquisa e desenvolvimento.
Principais recursos dos medidores LCR
Embora os medidores LCR variem em design e funcionalidade, existem vários recursos principais que geralmente são incluídos na maioria dos modelos:
Frequências de teste
Os medidores LCR oferecem uma variedade de frequências de teste. Isto é crítico porque os valores de L, C e R podem variar com a frequência.
Precisão de medição
A precisão é um fator crucial. Modelos mais sofisticados oferecem melhor precisão, alguns medindo valores até o nível sub-1%.
Modelos de Circuitos Equivalentes
Os medidores LCR podem modelar o dispositivo em teste como um circuito equivalente em série ou paralelo. Isso permite que o usuário combine a abordagem de medição com o componente ou circuito específico que está sendo testado.
Ao escolher um medidor LCR, é essencial considerar os seguintes fatores:
Precisão de medição:Selecione um medidor LCR com o nível de precisão necessário para sua aplicação. Medidores LCR de bancada de alta precisão normalmente oferecem melhor precisão do que modelos portáteis ou baseados em PC.
Alcance de frequência:Considere a faixa de frequência necessária para suas medições. Algumas aplicações podem exigir medidores LCR com uma faixa de frequência mais ampla, enquanto outras podem precisar apenas de uma faixa limitada.
Tensão/corrente de teste:Certifique-se de que o medidor LCR possa fornecer a tensão ou corrente de teste apropriada para o componente ou dispositivo em teste.
Portabilidade:Se você precisar de um medidor LCR para uso em campo, opte por um modelo portátil que ofereça portabilidade e operação com bateria.
Recursos e conectividade:Procure recursos avançados, como programabilidade, registro de dados e conectividade de computador, se seu aplicativo exigir recursos de personalização e processamento de dados.
Orçamento:Por fim, considere seu orçamento e selecione um medidor LCR que ofereça o melhor valor para suas necessidades específicas.
O método da ponte de equilíbrio automático é um projeto de circuito usado em muitos medidores LCR como circuito de medição. O circuito possui quatro terminais (Hc, Hp, Lp e Lc), todos conectados ao alvo de medição. Veja à direita uma visão geral do circuito e abaixo uma descrição da funcionalidade de cada terminal.
1. HC:
Aplica um sinal de medição gerado com frequência e amplitude controladas ao alvo de medição. A frequência pode ser controlada na faixa de vários milihertz a vários megahertz e a amplitude de 5 mV a 5 V.
2. CV:
Detecta o potencial Hi do alvo de medição. A impedância de entrada do circuito de detecção é extremamente alta, permitindo a detecção precisa do potencial sem queda de tensão.
3. Lp:
Detecta o potencial Lo do alvo de medição.
4. Lc:
Converte a corrente que flui para o alvo de medição em uma tensão baseada na resistência detectada e detecta o resultado. O potencial do terminal Lc é sempre mantido em 0 V.
Os medidores LCR que usam o método de ponte de equilíbrio automático usam conectores BNC para todos os quatro terminais. Esses conectores incorporam um design coaxial blindado que protege os sinais de medição e detecção de ruídos externos. Em geral, a maioria dos circuitos de detecção usa o método de cinco terminais ou o método de quatro pares de terminais.
1. Método de dois terminais:
Este projeto contata o alvo de medição com dois terminais. Os valores medidos incluem a resistência da fiação e a resistência de contato e são significativamente afetados quando o alvo de medição tem baixa impedância. Além disso, devido à existência de capacitância parasita entre os dois cabos, o sinal de medição flui para a capacitância parasita, bem como para o alvo de medição durante a medição em altas frequências e medição de alta impedância, contribuindo com uma fonte de erro.
2. Método de cinco terminais:
Este método reduz os efeitos da resistência da fiação e da resistência de contato usando cabos separados para detecção de corrente e tensão de sinal. Além disso, reduz os efeitos da capacitância parasita usando cabos blindados e colocando a parte blindada dos cabos no mesmo potencial. Este método pode ser usado para reduzir erros de medição para valores de impedância que variam de baixo a alto.
3. Método de pares de quatro terminais:
Este método pode reduzir o erro de medição de valores de impedância que variam de baixo a alto, reduzindo os efeitos do campo magnético causado pela corrente de medição. Ele pode cancelar o campo magnético usando cabos blindados e sobrepondo os cabos que transportam a corrente de e para o alvo de medição.
O software reconhece automaticamente o medidor LCR quando conectado ao PC e ligado. Somente quando o medidor LCR é detectado a calibração é habilitada.
Calibração Manual
Pressione o botão Calibração. Uma mensagem é exibida, instruindo você a usar a tecla Local/Lock no medidor LCR para colocar o medidor LCR em controle local. O medidor LCR é reinicializado e uma mensagem de processamento é exibida no display frontal do medidor LCR. Proceda da seguinte forma:
● Abra Calibração.
● No painel Gap Control do instrumento, execute Zero Fixture.
● Defina a folga para 25 mm e feche as portas do ETC.
● No painel frontal do medidor LCR, pressione Meas Setup (à esquerda do teclado numérico).
● Na tela do medidor LCR, selecione CORREÇÃO.
● Usando o teclado direcional do medidor LCR, vá até CABLE e selecione 2 m.
● Usando o teclado direcional do medidor LCR, vá até OPEN e selecione Ligado.
● Com o cursor ainda destacando OPEN, selecione Meas Open na lista
● Tela do medidor LCR. Uma mensagem de medição ABERTA em andamento é exibida.
● Quando a calibração for concluída, pressione Display Format no painel frontal do medidor. Confirme o seguinte valor: Cp < 0.01pF.
Calibração Curta
● No painel Gap Control do instrumento, comande uma folga zero para unir as duas placas geométricas e aplique 5 N a 10 N (500 g a 1000 g) de força a partir do painel Axial Force Control do instrumento.
● Desconecte os acessórios de teste da caixa de junção BNC e coloque em curto a caixa de junção superior e inferior com o cabo curto fornecido.
● No teclado do medidor, pressione Configuração de medição.
● Na tela do medidor LCR, selecione CORREÇÃO.
● Usando o teclado direcional do medidor LCR, vá até SHORT e selecione Ligado.
● Com o cursor ainda destacando SHORT, selecione Meas Short na tela do medidor LCR. Uma mensagem CURTA de medição em andamento é exibida.
● Quando a calibração for concluída, pressione Display Format no painel frontal do medidor.
Calibração automatizada
● Selecione o botão de opção Usar assistente de calibração para ativar a calibração automatizada. Certifique-se de que os acessórios de teste dielétrico estejam instalados e conectados às caixas de junção BNC.
● Feche as portas do ETC e pressione o botão Calibração. O texto Reinicializando o medidor – Aguarde é exibido. Ao mesmo tempo, uma mensagem Processing é mostrada no display frontal do medidor LCR.
● Ao terminar, o texto muda para Executando medição aberta – zerando a lacuna. A folga é zerada automaticamente e a placa superior é posicionada com uma folga de 25 mm. O texto muda para Executando medição aberta e uma medição aberta é executada. Uma mensagem de medição OPEN em andamento é exibida no display do medidor LCR.
● Quando concluído com êxito, uma mensagem de resultado de calibração aberta é exibida na guia de calibração com o valor de correção (~1 e-10 µF) e uma marca de seleção verde.
● O texto informativo muda e instrui você a desconectar o cabo dos acessórios de teste superiores e inferiores e encurtar as caixas de junção BNC superiores e inferiores com o cabo curto fornecido.
● Pressione Continuar para realizar a medição curta. O texto muda para Realizando medições curtas.
● As placas estão agora unidas e é aplicada uma força de compressão de 5 N. A calibração curta é executada. Uma mensagem CURTA de medição em andamento é exibida no display do medidor LCR.
● Quando concluído com êxito, uma mensagem de resultado de calibração curto (não corrigido) é exibida na guia de calibração com o valor de correção (~100 mW) e uma mensagem de resultado de calibração curto (corrigido) é exibida na guia de calibração com o valor de correção (~50 mW ). Uma marca de seleção verde indica uma calibração bem-sucedida. Se a calibração curta não for realizada com sucesso, um X vermelho será exibido. Use o botão Repetir para refazer a calibração curta.
Em geral, os medidores LCR funcionam com princípios semelhantes aos dos analisadores de impedância e os mesmos parâmetros devem ser considerados. Ao medir impedância elétrica, as principais especificações são faixas de medição de frequência e impedância, precisão, velocidade e pontos por varredura. Igualmente importantes são os requisitos da configuração do teste, como configuração de 2, 3 ou 4 eletrodos, controle de polarização e escalabilidade – quando se trata de problemas multicanais ou de alto rendimento. Como a maioria das aplicações requer cuidados especiais no contato com um “dispositivo em teste”, as possibilidades de interface e extensão dos instrumentos também devem ser consideradas. Olhando para instrumentos para espectroscopia de impedância, é essencial olhar mais profundamente do que apenas a simples especificação chave de um resumo do produto. A precisão e a velocidade dependem pelo menos da frequência e do valor absoluto da impedância medida. A maioria dos fabricantes especifica uma ampla faixa de impedâncias e frequências, mas uma análise mais detalhada da folha de dados revelará que apenas determinadas faixas são cobertas com total precisão. A distribuição deles varia fortemente entre os instrumentos. Assim, é importante observar os gráficos de contorno de precisão que mostram qual precisão pode ser obtida em qual valor absoluto e frequência. Para uma comparação detalhada das especificações dos analisadores de impedância mais utilizados no mercado, confira este artigo. Em termos simplificados, os medidores LCR muitas vezes são caracterizados não em termos de faixas de impedância, mas em termos de faixas L, C e R. Porém, na maioria dos casos é importante medir em uma frequência de teste específica e para esse propósito os gráficos de contorno de precisão são a melhor opção para entender as capacidades de um instrumento.
P: Qual é a importância do medidor LCR?
P: Qual é a conclusão do medidor LCR?
P: O que significa L no medidor LCR?
P: Quais são as precauções de segurança ao usar o medidor LCR?
P: Qual é o princípio do medidor LCR?
P: Por que os circuitos LCR ressoam?
P: O medidor LCR pode ser usado como multímetro?
P: Como você testa um medidor LCR?
P: Qual é a diferença entre o medidor LCR e o multímetro?
P: Quais são os parâmetros do medidor LCR?
P: Qual é a diferença entre o medidor LCR e o analisador de impedância?
P: O que é medição dielétrica usando medidor LCR?
P: Como um LCR mede a indutância?
P: Como você mede a indutância sem um medidor LCR?
P: Um medidor LCR pode medir tensão?
P: Qual é a teoria do medidor LCR?
P: Quais são as vantagens do medidor LCR?
P: Quais são as precauções de segurança ao usar o medidor LCR?
P: Qual é o medidor LCR usado para medir?
P: Como faço para testar meu medidor LCR?
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