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Softwares de Geração de Circuitos Equivalentes para Medidas de Impedância

Gustavo Fabro de Azevedo

Doutorando PPGE3M – LACER – UFRGS

gustavo.tai@hotmail.com

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULESCOLA DE ENGENHARIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MINAS, METALÚRGICA E DE MATERIAIS - PPGE3M

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Estrutura da Apresentação1. Alguns Softwares Disponíveis (EQUIVCRT ,LEVMW,

MESIP, ZMAN, EIS Spectrum Analyser, ZsimpWin, Zview, MATLAB e Autolab NOVA)

2. Utilizando o Software Autolab NOVA

3. Abrindo Opções de Circuito Equivalente

4. Simulando o Circuito Equivalente

5. Comparando os Resultados

6. Editando o Circuito Equivalente

7. Erro Estimado

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Análises antes dos Softwares

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1. Alguns Softwares Disponíveis

• 1.1. Equivalent Circuit (EQUIVCRT) – Bernard A. Boukamp

• 1.2. CNLS (Complex Nonlinear Least Squares) Immittance, Inversion, and Simulation Fitting Programs for WINDOWS and MS-DOS LEVM / LEVMW ManuaL

Download em: http://jrossmacdonald.com/

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1.3. MEISP

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1.3. MEISP

Baixar demo: http://impedance0.tripod.com/MEISP3trial.zip

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1.4. ZMan 6

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1.5 EIS Spectrum Analyserhttp://www.abc.chemistry.bsu.by/vi/analyser/

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1.5.1. Simulação de uma Pastilha de Maeynita C12A7

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1.6. ZsimpWin versão demo, algumas funcionalidades não estão disponíveis.• http://www.echemsw.com/prod01.htm

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1.6. ZSimpWinFabricante EChem Software

Baixar demo: http://www.echemsw.com/demo02.htm

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1.6. ZSimpWin

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1.7. Zview,

Versão demo, algumas funcionalidades não estão disponíveis.

• http://www.scribner.com/software/scribner-associates-software-downloads/160-zplot-and-zview-for-windows-software-downloads

• Equipamento: Solartron

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1.7. Zview 2

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1.8. MatlabCurve fitting

Download: http://www.fast.u-psud.fr/ezyfit/

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1.9. Autolab NOVASoftware Pago

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2. Utilizando o Software Autolab NOVA

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Cuidado

• É muito importante conhecer o material que está se utilizando e principalmente os processos químicos envolvidos (difusão, transporte de carga, etc.)

• Uma medida pode ser representada por diversos circuitos equivalentes !!!!

• Pode acontecer de apesar de o fitting parecer OK o circuito não ser o correto pois estaria representando fenômenos que não ocorrem na amostra medida.

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EX.: Medida de Impedância e Simulação de uma Pastilha de Maeynita C12A7

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Alguns dos Tipos de Arquivos que Podem ser Importados com o NOVA

• Usando a opção “Import GPES data”.

• Usando a opção “Import FRA data” uma extensão permitida é a .dfr.

• Usando a opção “Import ASCII data” uma extensão permitida é a .txt. Dica: nomear as colunas Z, Z’, -Z”, -Phase.

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Copiando Dados Manualmente• Com o NOVA abra a sua medida de impedância.

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Step through Data• Basta clicar no gráfico com o botão direito e selecionar Step

through Data.• Serão exibidos da esquerda para direita: o ponto ou index

(58), Z’ (303,55Ω), -Z” (53,129Ω) e frequência (209,96 HZ).

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Copiando dados manualmente• Clicar em “Show data grid “

• Pronto só selecionar e copiar e colar onde quiser.

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Importando Medida• Para se importar uma medida realizada em outro equipamento ou AUTOLAB mais antigo deve-se criar um “procedimento”.

• Em “Commands”, deve-se ir no menu “Data handling” e depois selecionar uma opção, como por exemplo, “Import FRA data”.

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Importando Medida• Clica-se e arrasta-se para direita.

• Feito isso ir em “Filename” e selecionar o arquivo da medida a ser utilizada.

• Por fim clicar em:“Start measurement”.

Link para um pdf com instruções mais detalhadas: http://www.ecochemie.nl/download/NovaTechNotes/NOVA_technical_note_16_-_Importing_data_from_GPESx_FRA_and_External_sources_xNOVA_1.10x.pdf

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2.1. Abrir Medida• Com o NOVA abra a sua medida de impedância.

Figura 1 – Gráfico de Nyquist

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Electrochemical Circle Fit

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Electrochemical Circle Fit• Selecione alguns pontos no gráficos. • Após selecionar 3 pontos o NOVA faz o círculo, mas pode-se

selecionar mais pontos para refinar.

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Electrochemical Circle Fit

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Electrochemical Circle Fit• Caso se queira editar os pontos selecionados basta clicar com

o botão direito do mouse em cima do ponto desejado e selecionar o que se deseja fazer conforme mostrado abaixo.

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Electrochemical Circle Fit• Há a possibilidade de copiar os dados para gerar diretamente

para o circuito equivalente, para isso basta selecionar o opção “Copy as Equivalent Circuit” e depois ir em “Fit and Simulation” “edit” e colar.

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2.2. Inserir “Fit and Simulation”• Clique com o botão direito e vá a opção “Add Analysis” depois

clique em “Fit and Simulation”.

Figura 2 – Selecionando a opção “Fit and Simulation”

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Inserindo Circuitos Pré-definidos

• O NOVA dispõe de vários circuitos que podem ser inseridos facilmente.

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3. Abrindo Opções de Circuito Equivalente

• Clique com o esquerdo na Opção “Fit and Simulation” que foi inserida e no lado direito clique em “Edit”.

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3.1. Inserindo Circuito Equivalente• Clicar em “Insert”, escolher os elementos e basta clicar neles

para serem inseridos.

Figura 3 – Inserindo o circuito equivalente

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Fit and Simulation – Algumas Opções

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Fit and Simulation- Elementos Disponíveis

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TOOLS Generate CDC from Circuit e Generate Circuit from CDC

Nessa opção o NOVA permite inserir o circuito de forma escrita ou gerar a forma escrita a partir do circuito inserido.Dica: elementos entre parênteses ( ) estão em paralelo e entre colchetes [ ] em série.

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• Depois de inseridos os componentes devemos ligá-los conforme a necessidade.

• Para isso utilizaremos as três últimas opções conforme figura.

3.2. Ligando Elementos do Circuito Equivalente

Figura 4 – Ligando Elementos do Circuito Equivalente

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Ligando Elementos do Circuito Equivalente• Caso precise de mais uma entrada ou saída basta clicar com o

botão direito e escolher a opção no menu mostrado abaixo.

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Editando o Circuito Equivalente• Basta clicar com o botão direito no componente e selecionar

alguma das opções conforme mostrado abaixo.

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Nomeando Elementos• Pode-se dar um nome a cada elemento, para isso basta

selecionar o elemento, clicar em “propriedades” e no campo “name” inserir a nomenclatura desejada.

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Salvando o Circuito Equivalente• Há a opção para salvar o circuito equivalente feito e também

selecionar o locar onde os circuitos serão salvos.

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4. Simulando o Circuito Equivalente• Depois de montado o circuito basta clicar em OK e o NOVA

começará a simular o circuito.

Figura 5 – Simulando o Circuito Equivalente

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5. Comparando os Resultados• Depois de simulado basta segurar a tecla CTRL e clicar nos

dois gráficos (real azul pontilhado e o simulado linha laranja).

Figura 6 – Gráfico de Nyquist comprando os resultados

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6. Editando o Circuito Equivalente• Caso queira alterar algum elemento do circuito equivalente

basta editar o circuito equivalente a partir da opção “Edit” no lado direito como já foi feito.

• Clicar em Ok e o NOVA irá simular novamente.

Figura 7 – Gráfico de Bode comprando os resultados

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7. Erro Estimado• O NOVA também fornece o erro estimado entre a medida real

e a simulada.• Para isso basta clicar em “Tools” depois clicar em “Generate

Report...”

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Add analysis – Include All FRA Data

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Exportar dados para utilizar no ZVIEW

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Atualizações do NOVA

• Uma vez instalado para atualizar basta fazer um cadastro e inserir o número de série do equipamento.

• http://www.ecochemie.nl/autolab_login.html

• O número de série se encontra na parte externa do equipamento, AUT XXXXX por exemplo.

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Muito obrigado pela atenção.

Gustavo Fabro de Azevedo

Contato: gustavo.tai@hotmail.com