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Instrumentação e Medidas Mestrado Integrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Ano Letivo 2013-2014 - 1º Semestre
Guia de Laboratório
Medição de Impedâncias Introdução
Alguns sensores usados para medir grandezas físicas, reflectem, nas características de
uma impedância, essas grandezas. Para obter uma medição das grandezas originais, é
necessário medir os parâmetros da impedância.
Uma impedância pode ser caracterizada por dois parâmetros: o módulo e o argumento.
Estes parâmetros dependem da frequência e devem ser medidos para todas as frequências
às quais se pretende caracterizar a impedância. Por exemplo, uma resistência ideal tem
um módulo independente da frequência e um argumento nulo para todas as frequências.
No entanto, as resistências reais apresentam uma dependência do seu módulo com a
frequência e um argumento não nulo (devido quer a efeitos capacitivos quer a efeitos
indutivos inerentes ao fabrico das resistências). Um condensador ideal tem um argumento
constante de -90º e o seu módulo decresce com o aumento da frequência. Os
condensadores reais apresentam características diferentes destas quer no módulo quer no
argumento.
Objetivos
O objectivo deste trabalho consiste na medida de uma impedância desconhecida
recorrendo aos seguintes equipamentos:
1. Um medidor de RLC
2. Um gerador de funções, um voltímetro e um amperímetro
3. Um gerador de funções, um voltímetro, um amperímetro e um wattímetro
eletrónico
4. Um gerador de funções com saída flutuante, uma resistência e um osciloscópio
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Lista de Material
o Um medidor RLC HIOKI 3522-50.
o Dois multímetros PROMAX PD750 e PD751.
o Um wattímetro eletrónico Feedback EW1604
o Um gerador de funções Agilent/HP 33120A.
o Um osciloscópio digital GW INSTEK GDS 2014.
o Uma resistência de amostragem.
o Uma impedância desconhecida.
Preparação do Laboratório
1. Analisar a documentação do medidor de RLC a usar no laboratório com especial
relevância nos cálculos dos erros de medida.
2. Apresentar os esquemas possíveis para a medida da impedância usando o
amperímetro, o voltímetro e o gerador de funções.
3. Determinar quais os parâmetros da impedância possíveis de medir com as montagens
anteriores.
4. Determinar qual a montagem que minimiza o erro dos parâmetros da impedância.
5. Apresentar os esquemas possíveis para a medida da impedância usando o
amperímetro, o voltímetro, o wattímetro e o gerador de funções.
6. Determinar quais os parâmetros da impedância possíveis de medir com as montagens
anteriores.
7. Determinar qual a montagem que minimiza o erro dos parâmetros da impedância.
8. Apresentar o esquema para a medida da impedância usando o gerador de funções
(saída flutuante), o osciloscópio e a resistência de amostragem.
9. Indicar o que medir no osciloscópio para determinar os parâmetros da impedância.
Funcionamento no Laboratório
1. Efectuar a calibração do medidor de RLC em OPEN e CLOSE para todas as frequências.
2. Medir a impedância com o medidor de RLC às frequências indicadas no mini-relatório.
3. Calcular os erros máximos associados às medições efectuadas para a frequência
indicada pelo docente.
4. Montar os circuitos para medir a impedância usando o amperímetro, voltímetro e o
gerador de funções. Efectuar as medições, calcular os parâmetros da impedância e os
respetivos erros máximos.
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5. De acordo com as conclusões do ponto anterior, montar o circuito que minimiza o erro
na determinação da impedância usando o amperímetro, o voltímetro, o wattímetro e o
gerador de funções. Efectuar as medições e calcular os parâmetros de uma segunda
impedância.
6. Montar o circuito para medir a impedância usando o osciloscópio e o gerador de
funções. Efectuar as medições e calcular os parâmetros da impedância.
7. Determinar experimentalmente, para um valor de frequência, a impedância de saída
do gerador de funções.
8. De acordo com as medições efectuadas, indicar qual o circuito composto por
componentes passivos que melhor representa a impedância desconhecida.
Documentação
Hioki 3522-50/3532-50 LCR HiTESTER Product Catalog
Digital Multimeters PROMAX PD-750/751
Feedback Electronic Wattmeter EW1604
Agilent 33120A User’s Guide
Digital Storage Oscilloscope, GW INSTEK GDS-2000 Series
Exemplo do Cálculo do Erro Máximo no Multímetro Digital Fluke 8010A