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1 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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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