Aula 29 - Funcionamento e ajustes básicos dos medidores LCR

Figura 01 - LCR Meter

Os medidores LCR são instrumentos que medem uma propriedade física conhecida como impedância. A impedância, que é expressa usando o símbolo Z, que indica resistência ao fluxo de uma corrente do tipo alternada. Ela pode ser calculada a partir da corrente I que flui pelo componente a ser medido e da tensão V nos seus terminais. Como a impedância é expressa como um vetor em um modelo matemático complexo, os medidores LCR medem não apenas a relação dos valores eficazes da corrente e tensão, mas também a diferença de fase entre as formas de onda de corrente e tensão.

O medidor LCR é usado para medir a indutância (L), capacitância (C) e resistência (R) de um componente eletrônico. 

Figura 02 - Ponte de Wheatstone

Nas versões mais simples deste instrumento, a impedância era medida internamente e convertida para exibição no valor de capacitância ou indutância correspondente. As leituras são razoavelmente precisas poisos medidores LCR medem a indutância ou capacitância real, bem como a resistência em série equivalente de capacitores e o Fator Q de componentes indutivos. O componente a ser medido é colocado entre os terminais de teste do medidor LCR, após o que, de acordo com o tipo de componente, a medição é realizada. Ponte de Wheatstone e circuitos RC são partes importantes do medidor LCR. O componente cujo valor precisa ser determinado é anexado a um dos braços da ponte. Para os vários tipos de medidas, existem disposições diferentes.

• Excitação DC: Ao estimular a ponte com tensão DC, as quantidades DC serão medidas.
• Excitação AC: A ponte de Wheatstone deve ser excitada com um sinal AC para realizar medições AC. O oscilador é empregado no circuito para fornecer excitação CA. Produz uma frequência de um kilohertz.

Para atingir o equilíbrio total, a ponte é colocada na posição nula. Além de equilibrar a ponte, a sensibilidade do medidor precisa ser modificada. Em um circuito seguidor de emissor, a saída da ponte é alimentada. Uma entrada para o amplificador do detector é fornecida como saída do circuito emissor seguidor.

Figura 03 - Impedância medida na
Ponte de Wheatstone do LCR Meter

Vamos primeiro entender o conceito de impedância. Conforme mostrado na figura, a impedância consiste em duas partes; resistência (ou seja, real) e reatância (ou seja, imaginária). Zs representa a impedância em série que é uma combinação de resistência (Rs) e reatância (Xs). A impedância pode ser expressa com magnitude |Z| e ângulo de fase θ Quando θ>0 a reatância é indutiva e quando θ<0 a reatância é capacitiva. Existem dois tipos de reatância viz. reatância indutiva (XL) e reatância capacitiva (XC).  Elas podem ser expressos da seguinte forma: XL = 2*π * f * L e XC = 1/ (2* π * f * C).

Existem várias técnicas para a medição da impedância. O método mais comum é anular o tipo bridge, conforme mostrado na figura acima. Quando o instrumento é ligado, por padrão ele entra em modo de identificação automática. Neste momento, o objeto a ser medido é adicionado ao lado da medição, o instrumento identificará automaticamente se o objeto a ser medido é capacitivo, resistivo ou indutivo e exibirá o valor da medição no mostrador principal, exibindo o valor D/Q/θ/ correspondente no mostrador secundário. Neste modo, você pode trocar a frequência de medição pela frequência de operação.

Manual do Medidor LCR Meter:  LCR Meter CHY 41R.

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 13/04/2023